Keresés

Részletes keresés

spikelogan Creative Commons License 2017.02.19 0 0 14222

Lemaradt képek.

 

Spike

spikelogan Creative Commons License 2017.02.19 0 0 14221

Tisztelt fórumtársak és AWS!

Mielőtt rátérnék a tüzelőanyagok sajtolástechnológiájára, előtte még más jön. Sok blokkot sajtoltam és meg kell mondjam, egyáltalán nem egyszerű homogén hengereket létrehozni. Ha nem lesznek eléggé tömörek, vagy egy változik az anyag térfogatában, akkor az égés sem lesz egyenletes és ez többféle probléma forrása lehet. Ahhoz, hogy egyenletes minőséget lehessen létrehozni nagyon fontos az alapanyag plasztikussága, megfelelő reológiai tulajdonságai.
Az ammónium-nitrát bázisú alapanyagnál a PU tüzelőanyag alkalmazása adta eddig a legjobb eredményt. Ez igaz a gyártástechnológiára és a „felhasználásra" is. Habár még egyetlen üzemanyag blokk sem lett beépítve tényleges rakétába, először „szárazon" kell bizonyítania az alapelképzelésnek. Mindazonáltal a megfelelő kezelési szilárdság és égéstechnikai jellemzők is ebbe az irányba mutatnak. Volt sikeres kísérletem lenolajos összetétellel is, de az ilyen blokkoknak szilárdságát nem találtam megfelelőnek. Lehet ezt is még fejleszteni, azonban ebben a pillanatban nem igazán látok jobb megoldást mint a PU tüzelőanyag. Ennek az anyagnak a szilárdulása egy kémiai folyamat (amint erről már közzétettem ezt-azt). Vagy valamennyi nedvességtartalomra van szükség az alapanyagban, de ez nehezen ellenőrizhető és szerintem a nedvesség meghagyása hibás irányzat lenne, vagy olyan reaktív ágensre kell, amely reakcióba lép a PU alapanyagával, az MDI-vel. Ezt tavaly már ismertettem a CMC és az etilén-glikollal összefüggésben. Mind a két anyag alkalmas, mivel tartalmaz szabad hidroxil csoportokat, amellyel az MDI reakcióba léphet. Azonban vannak más szempontok is. Az alapanyag egy majdnem fekete, száraz por. Ehhez nem lehet csak úgy hozzákeverni az MDI-t, mert az mézszerűen sűrű anyag. Acetont használtam az MDI feloldására. Ehhez a 250 g-os minták esetén mintegy 20 g volt szükséges. Ekkor egy sűrű, de nem folyós zagyot képez az anyag és a sajtolás megkezdése előtt az acetont el kell párologtatni, méghozzá eléggé gyorsan. Ehhez ventilátort használtam, ami működő megoldás, de sajnos messze nem tökéletes. Az aceton ugyan illékony, de koránt sem párolog el eléggé gyorsan. Már e közben is megindul a reakció az MDI és a CMC v. a glikol között. A glikollal különösen gyorsan reagál. A gyártás némi kínlódás után megoldható volt, de végül is el kellett hagyjam mind a két (CMC, glikol) anyag alkalmazását.
A másik probléma, hogy hiába van hozzáadva a folyékony MDI az alapanyaghoz, akkor is ez egy nem túl jó reológiájú anyag a sajtoláshoz. Arra számítani kell, hogy nem lesz egyforma tömörségű a termék teljes térfogatában. Márpedig ez fontos, pl. az egyenletes égési sebesség szempontjából. A különféle szilárd rakétahajtó anyagok gyártásánál használnak ún. plaszticizátort. Ez olyan adalék, amely mintegy „folyósítja" a keveréket. Szerencsés esetben önthető lesz az alapanyag, de az AN tartalmú keverékek esetén inkább csak a sajtolást teszi könnyebbé de ez akkor is nagy könnyebbség. A plaszticizátorok elsősorban különféle nagy molekulájú észterek, de vannak egyéb anyagok is. Tulajdonképpen polimerek, mint pl. a PET (poli-etilén-tereftalát), amelyekből az üdítős flakonok készülnek és még sok minden más. Csak a PET egy különösen hosszú láncú szilárd polimer. Esetünkben olyanra van szükség, amely a felhasználáskor egy sűrű, viszkózus anyag és egyéb tulajdonságai is összhangban vannak a feladattal. A különféle poliészterek sajátos reológiája lehetővé teszi, hogy az egyébként száraz, tapadós por alakú alapanyag egy jól tömöríthető, omlékony, „nedves" tapintású masszává alakul. A hozzáadott plaszticizátor mennyisége nem sok, kb. 2-3 %. Olyan anygot fejlesztettem, amely nemcsak a plasztikusságot javítja, hanem egyben reakcióba lép az MDI-vel és kemény anyaggá szilárdul és mellesleg tüzelőanyag is egyben.

A plaszticizátor

Ez egy ún. lineáris poliészter, amelyet borkősav és etilén-glikol reakciójával állítok elő. A gyártás elviekben egyszerű, a valóságban azért kell némi gyakorlat. Egy magas oldalú lábasba beleszórom a borkősavat és hozzáadom a számított mennyiségű glikolt. A glikol mennyisége nem sztöchiometrikus, hanem kb. 1,2-szerese az elméletinek. Egyrészt így gyorsabb a reakció, másrészt a glikol kissé illékony, ezért számolni kell egy kis veszteséggel.
A gyártást jól szellőző helyen végzem, mert a glikol gőzei mérgezőek. A sokat használt villany rezsóm alkalmas erre. A munkát a szabadban, a kertünk hátsó fertáján intézem. Elég a 2-es fokozat, nem kell ész nélkül forralni, inkább csak melegen tartani. Kezdetben a fedőt rajta hagyom, de amikor (néhány óra múlva) már láthatólag sűrűsödött akkor leveszem. A gyártást időnként ellenőrzöm, de azért nem kell vigyázzba állni mellette. A kémhatást mérem (pH papír) és ha a sűrűsödés ellenére is még erősen savas, akkor még glikolt adagolok. Nem sokat, épphogy. A fölösleges glikolt a gyártás végén el lehet forralni. Az észterképződés víz kilépéssel történő reakció, amelynek során az etilén-glikol alkoholos hidroxil csoportjai reakcióba lépnek a borkősav karboxil csoportjaival és összekapcsolódnak. Melléktermékként víz keletkezik. Ezt a folyamatot nevezik észterképződésnek, melynek során savak és alkoholok lépnek egymással kémiai reakcióba. Mivel a glikol és a borkősav is két értékű vegyület, ezért láncmolekulát hoznak létre, esetünkben lineáris poliésztert. A melegítés során az edényből kezdetben inkább vízgőz távozik, de a reakció befejeződésével már a fölöslegben alkalmazott glikol. Ez a reakció az anyag teljes megszilárdulásáig tarthat, ezért időnként levettem az edényt és hagytam kihűlni. Amikor hidegen már olyan viszkózussá vált mint a legsűrűbb méz, akkor jónak ítéltem. Tehát a gyártás igényel némi gyakorlatot. Szerencsés ha a kísérletező kedvű személy rendelkezik vegyipari ismeretekkel. Ez úgy általában igaz erre az egész hajtóanyag fejlesztésre. Az edényt, amelyben ezt az anyagot kotyvasztottam a gyártás elején lemértem, még üresen, hogy tudjam majd, mennyi anyag képződött ténylegesen. Amikor ez a gyantaszerű tömeg kihűlik, akkor egy borostyán színű, sűrű, ragadós massza lesz belőle. Ez így kezelhetetlen, ezért meglangyosítom, hogy éppen megfollyon, majd ugyanannyi alkoholt öntök rá, mint a massza tömege. Némi kevergetés után feloldódik és egy étolajnál is hígabb oldatot képez. Ezt zárható edényben tartom (befőttes üveg), így az alkohol nem párolog el. Ebből az oldatból könnyen kimérhető a szükséges mennyiség pipettával v. mérőhengerrel. Ilyen eszközökhöz könnyen hozzá lehet jutni.
Tegyük fel, hogy már megvan a többi alapanyag is. A megőrölt hajtóanyag egy majdnem fekete porszerű tömeg. Ebből az oldatból annyit kell hozzáadagolni, hogy a gyanta mennyisége a majd elkészülő hajtóanyagra vonatkoztatva 2-3 % legyen. Ehhez még kell valamennyi alkohol, hogy jól homogenizálható legyen. Kb. földnedves keveréket kell létrehozni. Legjobb erre a célra a konyhai tésztakeverő. Ezt kézi fúróba fogom és ezzel keverem nem túl nagy fordulatszámon. Miután alaposan összekevertem, lezárom az edényt, majd úgy hagyom legalább egy napig. Azért mert így biztosan eljut minden pórusába az oldat. Ezután az alkoholt el kell párologtatni. A jól ismert kalcium-kloridos szárító dobozaim erre alkalmasak. A kalcium-klorid az alkohol gőzeit is megköti. Mindenképpen el kell távolítani, mert a későbbiekben zavar a gyártás során. A masszát nem a fehér tálcáimra, hanem egy magasabb peremű kisebb rozsdamentes tepsibe öntöm és úgy teszem a szárító kamrába. Miért? Azért, mert mér ilyenkor is megfigyelhető, hogy a masszához adott poliészter mennyire plasztikussá teszi az eredetileg száraz, tapadós hajtóanyagot. Szinte magától „folyik szét" a tepsiben. Ennyire jelentős hatású a plaszticizátor. Kicsit előre szaladok időben, de amikor a sajtolás előtt hozzákeverem az MDI-t, még folyósabbá válik. Habár ebben az esetben is fel kell oldani egy kevés acetonban, hogy eléggé folyékony legyen, mert így sokkal könnyebb homogén masszát létrehozni De ez az aceton mennyiség sokkal kevesebb, mint az eredeti gyártásban, amelynél alkalmazott aceton mennyiségnek csak kb. a fele kell. Ez a 250 g-os alapanyag mennyiséghez kb. 10 g-ot jelent. Ennyivel kell „hígítani" az MDI-t, mielőtt megkezdem az alapanyaggal történő összekeverést. A gyártásnak erről a szakaszáról majd részletes, lépésről-lépésre történő ismertetőt írok és valószínűleg videót is készítek az egyes szakaszokról, amit majd közzéteszem. Az elmélet szempontjából a lényeg, hogy az MDI, a borkősav-glikolészter szabad hidroxil csoportjaival uretán kötést létesít (hasonlóan, mint ezt az etilén-glikollal v. a CMC-vel összefüggésben tavaly ismertettem).

Amikor a gyanta feloldására alkoholt említettem, akkor természetesen etil-alkoholra gondoltam. A denaturált szesz is kb. 90--96 % alkohol, de tartalmaz valamennyi vizet is. Ilyet ne használjunk. Vízmentes alkohol is kapható ALKONEK néven. Egyes festék és egyéb üzletekben kapható. Csak ilyennel dolgozzunk.

Más összetételű észterek is lehetségesek, pl. a glikol citromsavval alkotott vegyülete, de ez a tapasztalatom szerint körülményesebben gyártható. Fontos szempont, hogy mit tudok gyártani. Kellemes elfoglaltság elméletek kreálni, hogy mi lenne a legjobb vagy legkényelmesebb, de ez nem az én megközelítésem. Amit csak lehet magam hozok létre. Lehetséges ugyan ehhez hasonló segédanyagokat rendelni a neten, de hamarosan a hatóságok is csengetni fognak, nem csak a megrendelt anyagot kézbesítő csomagszállító.

Teszek egy kiegészítést az MDI-vel kapcsolatban. Mindig így hivatkozok erre az anyagra, mert a kereskedelmi termékeken is így tesznek. Valójában az MDI, amely megnevezés lényegében anglicizmus, mivel a „rendes" megnevezése: difenilmetán-4-4-diizocianát. Ennek az anyagnak az olvadáspontja kb. 40 C-fok. Ugyanakkor a formálisan ezt az anyagot tartalmazó termékek folyékonyak, vagy ahhoz hasonló állagúak. Az ellentmondás a következő képen oldható fel: mivel az MDI szobahőmérsékleten szilárd anyag, ezért nem kényelmes a felhasználása. Azért, hogy ezt megkönnyítsék, ún. pre-polimert gyártanak valamilyen poliol, leggyakrabban butilén-glikollal reagáltatva. Ez egy rövid láncú polimer lesz, izocianát végződésekkel. Ez egy mézszerűen folyékony anyag. Ezt már sokkal könnyebb felhasználni, ugyanakkor kémiai szempontból nem különbözik az MDI-től, azzal azonos kémiai reakciókat ad. Ez ugyan egy erősen tömörített magyarázat volt, de rakétatechnikai szempontból teljesen mindegy.

Egyenlőre ennyi. A mellékelt képek megtekintésével jobban érthető lesz, amiket ismertettem.

 Spike

 

 

Aws Creative Commons License 2017.02.18 0 0 14220

Szia Spike!

 

Köszönjük a videót! Az összetétel meghatározásánál mennyire követed a sztöchiometrikus arányokat, vagy itt ezt nem lehet olyan egyszerűen meghatároni? Mikor tervezel mérőpados tesztet a tolóerő meghatározáshoz?

Tavaly írtad, hogy a PU-hoz kell adagolni valamit ami tartalmaz vizet a PU kötéséhez. Ez ugye a CMC. Az 1-3 összetételben viszont nincs jelölve a CMC. Ezeket hogyan keményítetted ki?

 

Köszönöm!

Előzmény: spikelogan (14219)
spikelogan Creative Commons License 2017.02.17 0 0 14219

 

Tisztelt Fórumtársak!

Ahogy ígértem, a kísérleti hajtóanyag blokkok teszteléséről készített videókat magyarázó szöveggel együtt közzéteszem. A youtube-ra töltöttem fel. A következő helyen érhető el:

https://m.youtube.com/watch?v=67GumJ-ybEI

Hamarosan ismét felbukkanok a blokkok gyártásával kapcsolatos témával, különös tekintettel a préselési technológiámra.

Spike

 

spikelogan Creative Commons License 2017.02.12 0 0 14218

 

T. AWS!

Egyáltalán nem szándékoztam felhagyni ezzel a tevékenységgel, mivel érdekel és talán mások is meríthetnek az eredményeimből. Ezzel kapcsolatban a legnagyobb problémám, hogy Magyarországon nem lehet mindezeket a fejlesztéseket hasznosítani. Olyan ostobaságokban merül ki a hazai rakétázás, mint a tűzijáték és egyéb dedós marhaságok. Környezetbarát, szilárd rakétahajtó anyag fejlesztés jelenleg is folyik több helyen Európában, de a hazai hagyományoknak megfelelően még kutató intézetek sem foglalkozhatnak ilyesmivel, mivel ez „büntetőjogi kategória”. Magasról leszarom, hogy mit lehet és mit nem. A fejlesztéseimet közzéteszem, ennek talán lesz még haszna. Magamról most annyit, hogy sikerült „megmerítkeznem” a hazai belterjes tudományos körökben és semmitől sem okádok jobban, mint amikor begyepesedett vén faszok osztják az észt és igyekeznek eltiporni minden innovatív kezdeményezést. Meg lehet nézni, hogy mindig ugyanazok a kiszőrösödött alakok bukkannak fel bármilyen, az űrkutatással vagy általában a rakétatechnikával kapcsolatos témákban. Mindez nem azért van, mert a fiatalabb generációnak nem lennének használható ötleteik, hanem mert azok, akik már ott regnálnak vagy 40 éve, veszélyeztetve érzik a pozíciójukat, a vastag fizetést, amely minimális „erőfeszítéssel” és jól fűtött irodával párosul. Általában fiatal, friss, korszerű ismeretekkel rendelkező fiatalokkal veszik körül magukat, de csak azért, hogy kihasználják a saját maradék ambícióik érdekében. Igyekeznek nevetségessé tenni, vagy elnyomni minden egyéb próbálkozást amely bármi módon veszélyeztetné a helyzetüket, mert minden pillanatban attól rettegnek, hogy a fiatalabb generáció a „fejükre nő”. Abban az értelemben jól gondolják, hogy az elavult ismereteik birtokában semmi perc alatt lemaradnának egy tényleges versenyben az új generációval szemben. Amit ezektől hallhatunk, azok unalmas, lapos, egymásból építkező előadások, csak a kávészünetet váró hallgatósággal. Magam is megtapasztaltam ezt.
Most, hogy kipanaszkodtam magam, a kérdéseket igyekszek megválaszolni, de majd lesznek újdonságok is.
A szén természetesen tüzelőanyag is, de egyben stabilizálja az égést is. Ennek fontos feladata van az AN bázisú anyagoknál, mert ha 10 % alá csökkentettem a mennyiségét, akkor az égés és a gyújthatóság is egyre inkább instabilabbá vált. Legutóbb írtam, hogy az 5 % szenet tartalmazó keverék nem volt gyújtható, többszöri próbálkozás ellenére sem, pedig egyre keményebb gyújtással kísérleteztem. Így végül felhagytam ezzel az irányzattal. Most már kizárólag 10 % szenet tartalmazó összetételekkel foglalkozok. Ennél többet sem érdemes adagolni, mert akkor a PU mennyiségét kell csökkenteni. Az összes tüzelőanyag (szén+PU+CMC) nem haladhatja meg a 20 %-ot, mert akkor már csökken  a fajlagos impulzus. Valójában 17 %-ot állítottam be (10 % szén, 5 % PU és 2 % CMC), függetlenül az oxidáló összetételétől, amely változatos arányban tartalmazhat ammónium-nitrátot, kalcium-nitrátot és nátrium-nitrátot. Vagy  a tüzelőanyag, vagy az oxidáló százalékos összetételét változtatom egy kísérlet sorozaton belül. Ha túl sok a változó, akkor nem lehet egyértelmű következtetéseket levonni a mérésekből. Tehát az előbb említett tüzelőanyag összetételt tartom a jelenlegi kísérleteim során. Az oxidálóban alkalmazott arányok: 75% AN, 15 % NAN és 10 % CAN. Nem eutektikus összetétel, de csak kevés víz kell ahhoz, hogy 110 °C-on oldatot képezzen. Ilyen hőmérsékleten veszélytelenül adagolható a CMC és a szén. Valójában a CMC-ből készítek oldatot és ehhez adom a nitrátokat az oldat készítés során, mert csak így lehet a CMC-t oldatba vinni. Mintha tapéta ragasztót készítenék, ezért néhány napig hagyom a vízben gélesedni és ehhez adom a nitrátokat melegítés közben.
A kalcium-nitrátot lehet, hogy nem említettem korábban. Ez egy választható lehetőség. Teljes mértékben kiváltható nátrium-nitráttal, de van azért néhány előnye. Mielőtt rátérnék a gyártására vagy egyéb forrására azt tudni kell, hogy mindig kristályvizes formában történik a felhasználása. Tehát Ca(NO3)2.4H2O formájában. Pont ez a lényege, mert ez az kristályvizes forma kb. 43 °C-on megolvad a saját kristályvizében. Így alig kell már vizet hozzáadni, hogy az összes AN és NAN is feloldódjon. Ezt a vízmennyiséget már tartalmazza a CMC gél. A 110 °C-ot soha nem lépem át,  ha a víz a párolgás miatt csökken, akkor pótolom, hogy ezen a hőmérsékleten az összes nitrát oldatba menjen. Ilyenkor biztonságosan hozzákeverhető a szénpor, nem kell öngyulladástól tartani. Valójában 130 C a maximális megengedhető hőmérséklet, de ez a 20 C különbség a biztonsági tartalék. A vizes oldatból történő gyártásról tavaly már írtam, igaz lehet, hogy a CAN-t nem említettem. E nélkül is megy, csak ekkor a NAN mennyisége nem 15, hanem 25 % lesz az oxidálón belül. Viszont a CAN segítségével lényegesen kevesebb víz jelenlétében lehet a gyártást végrehajtani, ezért gyorsabban elkészülhet az alapanyag, mert hamarabb leadja a nedvességét a szárítókamrában. A másik előnye a CAN alkalmazásának, hogy az égés tökéletesebb lesz. Ezt ránézésre a hevességéből érzékelhetjük. A nehezebb atomtömegű kalcium ionok jobb katalitikus hatást fejtenek ki, mintha kén lenne égésgyorsítóként használva, habár ezt a lehetőséget is vizsgálom. A youtube-ra feltöltött videómon a heves égést létrehozó keverék is CAN tartalmú volt. Ez még látható is, mert a kísérleti cuccra ráírtam ezt az adatot is, hogy később is egyértelmű legyen. Abban az időben amikor az a videó is készült még az oxidáló összetétele sem volt teljesen kiforrva, így a különböző változatok sokaságával kísérleteztem. Azért a CAN alkalmazása nem teljesen probléma mentes, mivel nagyon nedvszívó anyag, tehát az ilyen tartalmú anyag kezelése ebből a szempontból fokozott figyelmet igényel. A lényeg, hogy csak addig dolgozzunk ezzel a szabad levegőm, amíg feltétlenül szükséges, ill. a munkákat érdemes 40 % relatív páratartalom alatt végezni. Ebben az esetben nem okoz problémát a használata. Egyéb égésgyorsító katalizátort, mint pl. a javasol nátrium-kloridot nem használok, mert a kezdeti kísérleteim során nem okozott észlelhető növekedést az égési sebességben. Inkább olyan nitrátokkal kísérleteztem (mint pl. a kalcium-nitrát), amely önmagában is megoldja ezt  a problémát. Ezeknek a nitrátoknak az adalékolását azonban visszafogottan kell alkalmazni, a javasolt mennyiségeket nem érdemes túllépni, mert növelik a kiáramló égéstermékek átlagos molekulatömegét és ezáltal csökken a kiáramlási sebesség, végső soron a fajlagos impulzus. Néhány közelítő számolást végeztem, hogy mennyi az optimális mennyiség, de mivel többféle szempont szerint is lehet a problémát közelíteni, ezért ez egy kompromisszum eredménye is. Egyenlőre maradok ennél az összetételnél, mivel minden más rosszabb eredményeket produkált. Eredmény alatt az ugyanakkora üzemanyagblokkok égési sebességét értem. Ezt tekintettem viszonyítási alapnak. Lehetséges más összehasonlítási alap is, de egyenlőre erre van lehetőségem. E mellett az égés stabilitás is fontos.  Sokféle fontossági szempont lehet, de az égésnek mindig stabilnak, egyenletesnek kell lennie.

A kalcium nitrát forrása

Mielőtt a gyártására rátérnék megemlítem, hogy a kereskedelemben mint műtrágya is beszerezhető. Annyit figyelembe kell venni, hogy nem a tetrahidrátja formájában árusítják, hanem ammónium-nitráttal alkotott kettős sójaként, amely tartalmaz némi kristályvizet. Egészen pontosan: 5Ca(NO3)2.NH4NO3·10H2O. Ezt könnyű figyelembe venni a hajtóanyag gyártása során, némileg több víz kell a 110 °C-os telített oldat beállításához. Hamar kitapasztalható a helyes gyártás. Azonban a CAN meglehetősen drága anyag, főleg ha sok kell. Lényegesen olcsóbban előállítható a nátrium-nitráthoz hasonlóan, ammónium-nitrát cserebomlásával, csak ebben az esetben mész-hidrát (szárazra oltott mész) kell a nátrium-karbonát helyett. A mészhidrátból eléggé pontos mérést lehet készíteni. Azért csak „eléggé”, mert valójában nem teljesen tiszta anyag, ezt a CAN gyártása során figyelembe kell venni. A mészhidrát (kalcium-hidroxid) vízben eléggé rosszul oldódik, ezért sok vízzel kell a reakciót végrehajtani, ennek ellenére a mész jelentős része zagy formájában lesz jelen és csak  lassan megy oldatba, ahogy a reakció előre halad. Csakúgy, mint a nátrium-nitrát gyártásánál ammónia távozik az anyag forralása közben, ezért ezt is szabadban kell végezni a tavaly ismertetett szempontok szerint. Ha valakit érdekel pontos mennyiségeket tudok közzétenni a sikeres gyártás érdekében, de ha a CAN-al tervez bárki kísérleteket, első próbálkozásokhoz javaslom a kereskedelmi anyagot, mert bár nem olcsó, de indulásnak megfelel és nem kell a nehézkes, időt rabló gyártással kínlódnia. Miután a használatával elegendő gyakorlatot szereztem, akkorra már a CAN-ban nagy lehetőséget láttam, ezért legyártottam kb. 10 kg-ot, tetrahidrát alakjában. A vizes oldatából ugyanis tetrahidrátja kristályosodik ki. Lehetséges vízmentest is gyártani, de ez fölösleges , mert amúgy is vizes oldatot kell készíteni.

A hajtóanyag összetételét már eléggé beálltnak tekintem. Nyilván még kísérletezek, de már csak a részleteket igazítom. A tüzelőanyag kérdésében is döntésre jutottam: marad a PU, amely csak kevés problémát okozott, viszont mindig sikeresek voltak a tesztek. Most már inkább a megbízható gyújtásra összpontosítok. Amint a kísérletek során kiderült, ez nem is olyan egyszerű. Az AN bázisú hajtóanyag kemény gyújtást igényel és ezt a feltételt nem egyszerű kielégíteni. A kísérletek során bizonyossá vált, hogy erős, de rövid ideig tartó gyújtás során is 2-4 másodperc, mire stabil égésfront jön létre a teljes rendelkezésre álló felületen. Ez nyilván lehet rövidebb, de úgy tűnik, hogy így is legalább 2 másodperc kell. Tehát olyan gyújtásra van szükség, amely legalább ennyi ideig erős lángot biztosít. A régebben tervezett gyújtási lánccal ez végül is összhangban van, de a megfelelő anyag fejlesztése még csak most kezdődött. A klasszikus lőporos indítás itt teljesen eredménytelen. Végeztem kísérleteket ilyen alapon, de teljesen ellenőrizhetetlenek a viszonyok, így felhagytam ezekkel a próbálkozásokkal. A minták többnyire szétdurrantak, mert a lőpor nagy nyomástényezője miatt nem tudtam összehangolni az égési időt a többi feltétellel. Ezért inkább a már jól működő megoldások közül választottam, de még ez vagy ezek is a fejlesztés fázisában vannak. A lényeg, hogy az égési sebessége legyen eléggé nagy, de jól kézben tartható. AN alapon ezt nem lehet megoldani, ezért egy általam még nem járt, de mások jóvoltából már kitaposott úton indultam el, egy rövid ideig. Lehetséges homogén hajtóanyagot létrehozni az ún. „cukros” anyagok felhasználásával. A legfontosabb irány, hogy sikerüljön eutektikus összetételű (vagy azt megközelítő) hajtóanyagot létrehozni, amelyben az egyes összetevők molekuláris szinten keverednek, amely alapja a gyors égésnek. Némi számolgatás után meghatároztam az optimális összetételt, azonban még a legalacsonyabb olvadáspontú, eutektikus CAN-NAN-KN összetételnek is 130 C az olvadáspontja. Mivel a CAN terahidrát alakjában van jelen, ezért a kristályvíz ezt a hőmérsékletet csökkenti kb. 110 C-ra. Azonban cukorral összeolvasztva egy nehezen szárítható, nyúlós masszát kapok, amelyet túl problémásnak találtam a kísérletek során. Ezért a több, különböző irányzat után inkább a már meglévő hajtóanyag összetételét módosítom úgy, hogy az alkalmas legyen indító töltetnek is. Ebben az esetben az oxidáló nagyrészt nátrium-nitrát, valamennyi ammónium-nitráttal együtt. A pontos arányok még kísérleteket igényel. A tüzelőanyag szén és CMC (amely egyben kötőanyag is a PU-val reagálva). Ennek az anyagnak a kidolgozás megegyezik a hajtóanyag blokkokéval és megfelelő égési sebességet ad, ugyanakkor az égés sebessége nem szalad meg a nyomás növekedésével. Még pontosítom az összetételt, de már látszik, hogy ez lesz a jó megoldás. Képbe került egy újabb adalék, a plaszticizátor. Ez egy olyan magas forráspontú észter (sokféle lehet), amelyből már 2 %-ot adalékolva is nagymértékben növekszik a hajtóanyag massza plasztikussága, folyóképessége, hogy könnyebben lehessen feldolgozni. Ezekben a percekben is folyamatban van ilyen irányú kísérlet.

PVA-val adalékolt gyújtóréteg

Azt a lehetőséget, hogy egy gyújtóréteggel indítsam a hajtóanyagot már régen megvizsgáltam. A közzétett videómon is bemutattam. Működik, de ilyen réteges sajtolást végezni igen nehéz. A javasolt poli-vinil-alkohol vizes oldattal kötött anyag kerülendő, mert vizes. Ilyen masszával bekenni az egyébként is erősen nedvszívó anyagot azt eredményezi, hogy ismét napokig kell majd szárítani a kamrában. Ettől függetlenül már két évvel ezelőtt megkíséreltem a befestős megoldást, de nem PVA hanem PU acetonos oldatával feliszapolva  a gyújtó keveréket. Mérsékelt sikert hozott. Ilyen vékony kb. 1 mm-es réteg, amely ráadásul igen gyorsan ég nem ad eléggé gyors gyújtást. Csak itt-ott hozott létre gyújtási pontokat és a töltet normális égésének a kifejlődése másodperceket vett igénybe. A feladat nem egyszerű. Tehát az indító töltet részére megfelelő anyagot kell fejlesztenem, amely, mint önálló blokk lesz jelen a hajtóanyagtömbök mellett mellett. A tervezetről majd készítek ábrát, hogy érthetőbb legyen miről magyarázok.

Szó volt a korom használatáról, mint szén forrás. Veszélyes csábítás. Padlótól a plafonig minden fekete lesz a környezetében. A ruhából nem lehet kimosni, sem a falról le. Nem javaslom a használatát.

A hidraulikus préselőről, amelyekkel az üzemanyag blokkokat gyártom, majd legközelebb teszek közzé egy ismertetőt, mert önmagában is eléggé összetett téma.

Hamarosan újra felbukkanok friss eredményekkel, képekkel. Írnék ide gyakrabban is, de ezt otthonról nem teszem meg, a régebben említett okok miatt.

Spike

Aws Creative Commons License 2017.02.04 0 0 14217

Még egy kérdés: tavaly ha jól emlékszem nem lett befejezve a hajtóanyag gyártás leírása, az utolsó lépéssel ami a PU bekeverése és a préselés. Ha ezt esetleg közzé tudnád tenni, akkor teljes lenne a leírás.

Köszi!

Előzmény: spikelogan (14215)
Aws Creative Commons License 2017.02.04 0 0 14216

Szia Spike!
Már azt hittem hogy felhagytál a hobbival, örülök hogy mégsem! :)

 

A viszonylag lomha égés nem feltétlenül hátránya a hajtóanyagnak - pláne hogy ez légköri nyomáson értendő. Vannak esetek, amikor ez még hasznos is lehet. Mondok egy példát: a cukros hajtóanyagoknál a KN értéke 200-300 között van, de néha jó lenne 600-800-as érték is. Ez csak kis fúvóka keresztmetszettel és ebből következően nagy kamranyomással hozható össze. Az 1 atm-en "lomha" üzemanyag talán nem produkál olyan nagy nyomást nagy KN értéknél, hogy a motorcsövet szétvesse.

 

A CAN-ról most írsz először, ez érdekelne: milyen hatása van pontosan, hogyan állítod elő.

 

A ként már Nakka is említi mint katalizátort, illetve a NaCl még lehet jó adalék max pár %-ban.

 

Nem tudom pontosan hogy gyújtod be a hajtóanyag tömböket, de nekem erre lenne ötletem: PVA-val (poli-vinil-alkohol) kevert feketelőporral kellene bekenni, kis ecsettel befesteni a tömbök belső furatát és esetleg a homloklapokat. A PVA elpárolog pár perc alatt. Ez a gyujtás során az egész bekent felületet egyszerre gyújtja, motorban biztos működik, légkörben valószínűleg. Ha a puskapor sem biztosít eléggé intenzív gyújtást, akkor jöhet a termit keverék ugyanígy PVA-val felkenve. Ezzel lehet hogy be lehetne gyújtani a lenolajos keverékeket is.

 

Széntartalom: említetted, hogy a szénpor nem is igazán tüzelőanyag hanem égési segédanyag, a tömböt infrában teszi átlátszatlanná. Itt ugye a legfontosabb faktor a szemcseméret. Ha nagyok a szén szemcsék, akkor több kell belőle %-osan ugyanahhoz a hatáshoz. A kávédarálóban őrőlt faszén valsz nagy szemcsés (nagy a nagy szemcsék frakciója a finom szemcsékkel szemben) -> ezért több kell a keverékbe. Mi lenne, ha lehetne szerezni ipari kormot, amit pl a gumigyárak használnak? Ebből lehet hogy elég lenne az 5% is. Így az ISP-t sem rontaná le annyira.

 

Várjuk a további leírásokat!

Előzmény: spikelogan (14215)
spikelogan Creative Commons License 2017.01.30 0 1 14215

Tisztelt Fórumtársak!

 

Hosszú idő után ismét itt! Voltak változások, amelyek hosszabbra nyúltak mint terveztem. Elköltöztünk a családdal egy másik településre és a néhány hétre tervezett események több hónapra nyúltak. Tavaly novemberben azonban már volt időm a hajtóanyag fejlesztéseket folytatni. Többféle összetételre voltak elképzeléseim, de mint minden elmélet próbája a gyakorlat. A kísérletekhez az időjárás nem volt alkalmas, legalábbis a szabadban végzettekhez. Találnom kellett megoldást a zárt helyen végzett munkához. A kísérlet körülményei jól illeszkednek a szenes kályha vagy a kandalló biztosította feltételekhez, hiszen azok eleve tüzelésre lettek tervezve. Az alsó épületben lévő öreg kályha éppen megfelelt a célnak, és mivel amúgy is fűtésszezon van, senkinek sem tűnik fel az időnként felszálló füst. Kifejezetten előnyös helyzet, mert nem kell attól tartani, hogy mikor bukkan fel valaki a kísérletek közben. Igaz, nyáron feltűnőbb lehet a füstölgő kémény, de majd megoldom azt is. Tehát folytattam az ammónium-nitrát bázisú szilárd rakétahajtó anyaggal a kísérleteket. Az alapvető gyártástechnikai fogások már kiforrottnak tekinthetők, lényegében az összetétel finomítására helyeztem a hangsúlyt. Az oxidáló összetételében az AN mellett változtattam (csökkentettem) a NAN (nátrium-nitrát) arányát, azonban emiatt kisebb lett az égési sebesség, ahogy ez végül is várható volt. Rengeteg kísérletet lehetne végezni annak megállapítására, hogy mennyi NAN lenne az optimális, mivel a mennyiségének növelése egy adott százalékon túl már csökkenti a fajlagos impulzust. De nem csak NAN-al, hanem más nitráttal is kísérleteztem pl. kalcium-nitráttal (CAN), ezzel sem éppen mostanában. A tavaly közzétett videómon is a legsikeresebb oxidáló összetétele: AN, NAN, CAN volt. Ahogy mondani szokás, ezen már csak rontani lehet. Ugyanakkor a CAN nem teszi könnyebbé a hajtóanyag gyártását, viszont egyértelműen hevesebb lesz az égés. A viszonylag lomha égés egyébként nem túl előnyös tulajdonsága az AN alapú anyagoknak, hacsak nem pont ez a cél. Most megkíséreltem CAN nélkül gyártani az oxidálót, tehát 85 % AN + 15 % NAN és katalizátort találni az égési sebesség növelésére. Különféle cikkek a ként említik, ami logikusnak tűnhet, de nem találtam egyértelműen szignifikáns különbséget azok között az összetételek között, amelyek között csak a 2-3 % kén tartalom lenne a különbség. Mindenesetre folytatom ez irányú kísérleteimet, mivel csak nagy számú mérésből lehet egyértelmű következtetéseket levonni. A másik lényeges kérdés: a tüzelőanyag komponens fajtája és mennyisége. Felvetődött lehetőségként a lenolaj használata, de eléggé lehangoló eredménnyel végződött a első kísérlet. Mivel az AN alapú hajtóanyag meglehetősen kemény gyújtást igényel és a megfelelő égés kifejlődéséhez 2-3 másodperc szükséges, ezt nem célszerű tovább nehezíteni. A megszokott gyújtási eljárásom a lenolaj alapú anyagnál teljesen hatástalannak bizonyult. Később még visszatérek erre, de egyenlőre jegelem a témát. A hajtóanyag széntartalmának 10 % alá csökkentése szintén rontja a gyújtási tulajdonságokat. Most maradok a már bevált 10 %-os mennyiségnél. A másik tüzelőanyag ágens a poliuretán, amelyről tavaly sok mindent közzétettem. Számos kísérletem során sem találtam jobbat. A CMC, amely reagál a PU-alapanyaggal, kb. 2 %-nyi mennyiségben van jelen. Nem csak tüzelő és kötőanyag, de egyben segédanyag is a gyártás elején, amikor oldatotokból indulok ki, mert növeli a viszkozitást, így a szénpor nem ülepszik le az edény aljára. Ezekről már szintén írtam tavaly, csak emlékeztetőül utalok most rá. Tehát többféle összetétellel kísérleteztem. A szokásos módon lyukas hengereket préselek a tesztekhez és a kályhában végzem az égési kísérleteket. A gyújtást már nem gázlánggal végzem, mint a régi videóimon is látható, hanem elektromosan, izzószállal. Ez sem újdonság, de sokkal praktikusabb. Videót itt nem tudok feltölteni, de néhány képen bemutathatom a kísérleti körülményeket.  

Az 1. képen a gyújtás pillanata látható, de egyben a kályha belsejében az öreg samott burkolat is. A kép jobb oldalán az elektromos gyújtás kábele. A gyújtás után kihúzom az égő anyag közeléből, hogy ne zavarjon. 

A 2. képen a kifejlődött égés virít. Hevesnek tűnhet és elhiheti mindenki, hogy az is, de nem annyira, mint a NAN mellett még CAN-al adalékolt régi kísérleteimben. A tüzelőanyaga 10 % szén és 5 % PU és 2 % CMC volt. 

A 3. képen egy olyan minták láthatók, amelyeknek az égése nem indult meg. A gyújtáskor képződő szikrák okozta égésnyomok jól megfigyelhetők. Ezeket a mintákat megkísérelem erősebb gyújtással indítani. Eldöntöttem, hogy ha akkor sem sikerül, akkor a lenolajos kísérletekkel felhagyok. 

 

Egy másik irányzat a szén mennyiségére vonatkozott. 5 % széntartalmú anyag 5 % PU-val párosítva (minden más azonos az 2. mintával) nem lesz teljesen stabil égésű. Észrevehetően pulzál, bár a kiégés teljes volt és meglehetősen heves. A nem stabil égés miatt a továbbiakban visszatérek a 10 %-os széntartalmú keverékekhez. Az 5% lenolajat tartalmazó keverékeket 10 % széntartalom mellett végül sikerült meggyújtanom hosszabb égési idejű indító anyaggal. Az eredmény nem lett meggyőző, bár stabilan égett, de kissé lomhán. Az 5 % lenolaj + 5 % szén nem gyulladt meg, így ez utóbbi irányzatot végleg elvetettem. Összességében a lenolajos változat nem hozta a várakozásaimat. Minden látszólagos előnye ellenére ezzel az üzemanyaggal felhagyok. Tehát marad a PU, mint olyan anyag, amely már bizonyított és elegendő gyártási tapasztalatom gyűlt össze ezzel kapcsolatban.

Mivel valamennyi kísérletről videót készítek, azokból a korábbi összeállításomhoz hasonló anyagot készítek, amelyet a youtebe-ra felteszek. Még hozzá sem kezdtem, de amikor kész lesz, majd ismertetem.

 

Spike

KatiPult Creative Commons License 2017.01.23 0 0 14214

Ciolkovszkij sejtette, hogy komoly dolgot fedezett fel.

Azt viszont el sem tudta képzelni, hogy ebből hobby lehet:-)

 

Vízrakéta Creative Commons License 2016.12.08 0 1 14213

Köszönöm! Éppen ezért keresem, hogy hátha mást is érdekel ez az itthon kevésbé ismert terület... A népszerűsítése érdekében egy blogot és egy Facebook oldalt is elkezdtem működtetni, ill. iskolában is tartottam népszerűsítő előadást... Hátha mások is rácuppannak a témára... :)

Tucso69 Creative Commons License 2016.12.08 0 0 14212

Légy üdvözölve!

Az nagyon komoly magasság, nem gondolom, hogy egyszerű elérni! Grat!

Előzmény: Vízrakéta (14211)
Vízrakéta Creative Commons License 2016.12.07 0 0 14211

Sziasztok! Vízrakétával foglalkozom, eddig 144 méterig jutottam. Látom, hogy ez pirotechnikai rakétás fórum, de más rakétás fórum nem lévén tőletek kérdezem, hogy nincs-e köztetek olyan, aki netán vízrakétával (is) foglalkozik? Üdv!

Golgotai77 Creative Commons License 2016.08.22 0 0 14210

Szia. Nagyon szépen köszönöm a választ, igazán haszns amit írtál.

Előzmény: gekkoka (14209)
gekkoka Creative Commons License 2016.08.09 0 1 14209

Üdv! bocs hogy én válaszolok a kérdésedre. De nem. Vagyis nem ajánlott! Túl nagy a mechanikai igénybevétel... Egy bizonyos szemcseméret alatt pirogén az alumínium, főleg ha ilyen nagy a súrlódás. (levegőn öngyullad) A kávédaráló friss fémfelületet eredményez, ami nagyon reaktív. Golyósmalom kell ide, kerámia golyókkal. Kemény falú dobbal. Az szétkalapálja az alumíniumot pelyhekre és a meglévő oxid réteget nem dörzsöli le. Kevésbé reaktív a végtermék. Egyenletesebben dolgozik.  Ettől függetlenül jártam már úgy, hogy a malom dobjából kiszóródott alu meggyulladt. A malomba dobott kevés paraffin viasz segít a problémán. (2%)

Előzmény: Golgotai77 (14208)
Golgotai77 Creative Commons License 2016.08.09 0 0 14208

Szia Spikelogan. Tőled kérdezném, hogy ha vennék egy 180W os kávédarálót, akkor több menetben meg tudná e azt valósítani, hogy az 50 mikronos aluminium poromból 5-7 mikronost őröljek.

spikelogan Creative Commons License 2016.04.19 0 0 14207

T. AWS!

 

Ha meghaladja a 130 C-ot az AN oldat hőmérséklete, akkor öngyulladás következhet be. Természetesen csak akkor, ha van benne már éghető anyag is pl.: szén, CMC, cukor stb. Az ilyen helyzetet mindenképpen el kell kerülni, mert igen súlyos baleset lehet a következménye. Amint arról már írtam, inkább hígabb oldatból kell dolgozni, kb. 100 °C-on telítettel. Akkor nincsen balesetveszély. Általánosan elmondható, hogy 100 C felett növekszik az öngyulladás lehetősége. 

 

Természetesen a tiszta AN megolvasztható. Ha bármilyen szennyeződést tartalmaz (akár szervetlent is, amely katalizálja a bomlását), akkor robbanás is bekövetkezhet, tehát senki ne próbálja meg. Ugyanakkor az olvasztása semmiféle célt sem szolgálna, tehát ne tedd! 

 

Nem látom értelmét a fűtött szárítókamrának. Bonyolult, tűzveszélyes és érdemben nem fog gyorsabban szárítani. A bemutatott ventilátoros szoba-hőmérsékletű szárítóm kielégítően működik. Néhány nap alatt elérhető a légszáraz állapot és mehet a kalcium-kloridos kamrába. Ezek nagyon üzembiztos megoldások, mert kizárt a meghibásodásból adódó baleset. Ugyanakkor egy fűtött kamránál, ha a termosztát meghibásodik vagy a beállítás hibás, esetleg a hőmérő rossz helyen van elhelyezve, akkor a hőmérséklet felszökhet és akkor borítékolható a baleset. Mellesleg eléggé sokba is kerülne.

 

A darálót nem flex hajtja, hanem egy leharcolt porszívó motorja. A motor még elfogadható állapotban volt, hogy felhasználjam erre a célra. Végül is a motor hasonló, mert a flex-ben is kommutátoros motor dolgozik. Ezek könnyen szabályozhatóak. 

 

Habár engem nem különösebben érdekelnek a cukros anyagok, de ezt is oldatból gyártanám mert ekkor a keveredés molekuláris szintű. Majd az anyag teljes száradása után a megőrölt anyagot MDI-vel szilárdítanám. Az AN bázisú anyag gyártásának még nem ismertettem az utolsó fázisát, amely során az MDI belekerül az anyagba. Majd hamarosan lesz képes ismertetőm. Most nem tudok hosszabban írni, mert más elfoglaltságom is van, de sor fog kerülni rá.

A vízből együtt kristályosított anyag esetében valóban nem kell puder-szerű finomságúra őrölni, de azért elégé meg kell. A sűrűbb szövésű teaszűrőn át kell mennie az anyagnak. 

 

A NAN nagyobb teljesítményű anyagot ad cukorral párosítva (ill. bármivel párosítva), mint a KNO3. Azért, mert nagyobb az oxigén tartalma és kisebb az átlagos molekulatömeg. Ettől függetlenül a KNO3 is használható. Annyi előnye még van, hogy nem nedvszívó, de a cukros anyagok mind azok, a cukrok miatt.

 

Nem igazán tudom, hogy mit lehet várni olyan hajtóanyagtól, amelynek az égése 0,5-1 másodperc körül van. Esetleg az indító töltetnél lehet számomra jelentősége, de erre már van saját keverékem, amelyet fejlesztek. Én jellemzően a hosszabb égési idejű anyagokat preferálom, mint például az AN bázisúak. Néhány héten belül lesznek újabb kísérleteim. Azokat majd ismertetem, addig türelmet kérek.

 

Spike

xplod Creative Commons License 2016.04.18 0 0 14206

Jó az ha van ,ki tudja :xD

 

A hybrid motort könnyű összerakni ,tudod jól te is ,csak az oda vezető út nehézkes.

Palackot venni ,mert ugye N2O-t nem töltenek akármibe , azon kívül csak olyan helyen töltenek  ahol gyorsulásra használják , és persze ott van az a  fránya magasság. Magyarországon tudod jól te is ezt már beszéltük hogy nincs nagy terület  szabadon sajnos.

Kaptam ígéreteket telemetriára , de semmi , mindent megtudnak csinálni csak lusták! Így hagytam az egészet.

Előzmény: Aws (14204)
Aws Creative Commons License 2016.04.13 0 0 14205

Sajnos a kristályok nem összenyomhatóak, így a préselés szerintem nem működik. A csurgatás, majd levegős szárítás jó lehet, a kérdés hogy utána a maradék vizet mivel távolítod el, szerintem a vákuumszárítás vagy a 100C feletti levegős szárítás is szóba jöhet.

Előzmény: xplod (14203)
Aws Creative Commons License 2016.04.13 0 0 14204

Szia Xplod!

Mire kellett egy akkora golyós malom? Ipari termelésre készültél? :D

Ha jól emlékszem anno mondtad, hogy dolgozol hibrid motoron, ezzel kapcsolatban van valami fejlemény ami publikus?

Előzmény: xplod (14203)
xplod Creative Commons License 2016.04.12 0 0 14203

Esetleg ha csinálunk egy prést? Az is elég jól kinyomná a vizet az anyagból!

Előzmény: Aws (14197)
xplod Creative Commons License 2016.04.12 0 0 14202

Úgy látom csak elő kell vennem a golyósmalmom a pincéből megint!!!Jó nagy 300mm átmérő és 600-700mm hosszú! :XDDD

Előzmény: spikelogan (14180)
xplod Creative Commons License 2016.04.12 0 0 14201

Figyelek ám! :))

 

Van mit olvasnom. Érdekes dolgokat ír a fórum társ. Üdv nálunk.

Az AN alapú hajtóanyag jól sikerült , nekem is van itthon 1 zsák , 6-7 éve a szekrényben  , tervbe volt  a dolog de elfelejtődött! (sajnos)

Aws Creative Commons License 2016.04.07 0 0 14200

Szia Spike!

 

Mi történik, ha az AN-víz oldat hőmérséklete meghaladja a 130°C-t? 170°C-on olvad az AN, de eddig gondolom lehetetlen felmelegíteni? Még az jutott eszembe, hogy szabályozható hőmérsékletű kamrában lehetne a nedves AN-t szárítani kb 110°C-on a levegős szárítás után. Ennek van veszélye?

 

Jól sejtem, hogy a nagy darálód egy flex hajtja? Nem sok részlet látszik a képen, de én abból készíteném.

 

A vas-oxidos színezés nagyon jó ötlet, a cukros hajtóanyagoknál is lehetne használni.

 

A cukros kompozitnál ha jól értem az arányok a következőek:

-          90-95% KNO3+cukor keverék (felteszem a szokásos arányban: 65-35%)

-          5-10% MDI

-          ?% CMC tapétaragasztó

-          ?% aceton

Ezzel kapcsolatban még egy kérdés: mennyire kell a KNO3-cukor szemcséket megőrölni? Jól gondolom, hogy itt már nem feltétlenül kell a porszerű anyag, mert a szemcsék már mindkettőt tartalmazzák (ha vízben lett összekristályosítva)?

 

Egy komment a startsegéd gyors égéséhez: egy átlag cukros motor égésideje nem több mint 1s, de nekem max 0,5s körül szokott lenni motor mérettől függetlenül. Igaz én nem NAN-t hanem KNO3-at használok, de gondolom emiatt nem lesz nagy különbség. Ha csak nem raksz valamit a keverékbe ami lassítja, ezt nem is nagyon tudod lejjebb vinni, mert a KN (összes égő felület / fúvóka kritikus keresztmetszet) túl kicsi lesz.

 

üdv:

Aws

spikelogan Creative Commons License 2016.04.01 0 1 14199

T. AWS!

 

Eléggé nehézkes a képek küldése, néhány többször is elment, egy lemaradt. Ezt most külöm. Spike

 

 

spikelogan Creative Commons License 2016.04.01 0 1 14198

T. AWS!

 

Először a feltett kérdésekre válaszolok, majd egy kísérletet ismertetek.

 

A vízben oldott bármely anyag a mennyiségétől és néhány egyéb tulajdonságától függően forráspont emelkedést okoz. Egy hétköznapi példa: a konyhasó is emeli. A normális mennyiségben a főlő levesbe adagolt kb. 2 C-al. Az AN igen jól oldódik a vízben és jelentős forráspont emelkedést okoz. Keverés közben digitális hőmérővel mérem, habár a legutóbbi időkben alkalmazott CMC-vel segített technológia ezt már nem teszi feltétlenül szükségessé. Az AN esetében semmilyen vizuálisan megfigyelhető jele sincs a hőmérséklet emelkedésének, hiszen az oldat színtelen (tiszta anyag esetén). Azonban a legutóbb közölt CMC-vel adalékolt keveréknél 200 g anyagra kb. 75 ml vizet adok az oldat készítésekor. Ez olyan sok víz, hogy semmilyen probléma sem merülhet fel az oldat készítése során. Ez utóbbi esetben a 100 C-ot sem kell meghaladnia a hőmérsékletnek. A biztonságot már csak úgy fokozhatnám, ha nem csinálnék semmit. :) A részletesebb összetételre és a gyártás további szakaszaira később fogok kitérni, majd a következő üzenetemben. Be kell látnia mindenkinek, hogy ez a fejlesztés fázisában van még és meg is kell fogalmaznom. Ráadásul nem ez a „rendes” munkám amiért a fizetést kapom. Ez csak szabadidő tevékenység, habár sokszor úgy érzem, hogy inkább ezzel foglalkoznék főállásban.

 

Az említett darálókkal történő őrlés semmiféle veszélyt sem rejt magában. Megjegyzem, kávédarálót teljesen rutinszerűen használtam, főleg kisebb mennyiségekhez. Egyébként nem nagyon voltam megelégedve, mert nem őrölt eléggé finomra, ettől függetlenül használható, főleg ha osztályozzuk és visszajáratjuk a durvább részleteket ismételt őrlésre. Mindenesetre gyártottam egy sokkal erősebb és nagyobb kapacitású darálót. A példaként felhozott ANFO elindításához igen erős anyagra van szükség. Mechanikus eszközökkel pl. daráló, ekkora energiát lehetetlen mozgósítani. A mechanikus őrlés teljesen biztonságos. Még nem alkalmaztam golyós malmot és nem is tervezek. A nagy fordulatú darálómban 30 másodperc alatt lisztszerű anyaggá esik szét az anyag, főleg ha teljesen száraz. Egy menetben nem is őrlök tovább, mert az anyag felmelegedne és akkor már problémák lehetnek. Inkább megőrlök egy nagyobb mennyiséget több menetben, majd szitálom. A durvább frakciót ismét őrlöm (mint a kávédarálónál). Így sokkal termelékenyebb és biztonságosabb, mintha addig „gyötörném” amíg lisztszerű anyaggá válik. Egyébként könnyen megőrölhető, főleg a már szénporral adalékolt, hiszen egy laza állagú, erősen porózus halmazról van szó. A darálót nem zárom le, mert így biztonságosabb, mégiscsak éghető anyagról van szó, csak egy műanyag lapot szorítok a „szájára”, hogy ne szóródjon ki az anyag őrlés közben. Egy esetleg belekerült fémforgács stb. szikrát adhat a késeken. Ez esetleg okozhatna gondot, de egyrészt ügyelek a tisztaságra, másrészt még egy szilánk által keltett szikra is nulla hatású. Ha valakit ez nem győzne meg, akkor kíséreljen meg meggyújtani egy kis mennyiségű CP alapanyagot anyagot pl. egy vaslapon. Nem fog sikerülni semmi módon. Erős láng hatására megolvad, buborékol, sistereg, de más nem történik és a láng eltávolítása után ez is megszűnik. Az AN alapú CP-k sokat említett sajátossága, hogy a gyújtásuk nem egyszerű feladat. Ez a gyártás során előny, mert nem kell tűzveszélytől vagy robbanástól tartani. Feltéve ha betartjuk a munkavédelmi szabályokat amelyekre már többször felhívtam a figyelmet. Mindaddig, amíg nincs belekeverve az MDI, amely a gyártás utolsó fázisa, gyakorlatilag éghetetlen ha a széntartalma nem haladja meg a 10 %-ot. Legalábbis ilyen módon nem gyújtható meg. A 15 % szenet tartalmazó anyag már esetleg meggyújtható (erős lánggal), azonban az őrlése még mindig problémamentes. Legfeljebb a daráló fordulatszámát csökkentettem. Ennyi.

A faszenet is ebben porítom. Az áruházi zsákos anyagot előbb kalapáccsal 1-2 cm-es darabokra ütöm szét, mert így lassabban amortizálódnak a kések. A faszén őrlésekor légmentesen lezárom a darálót, különben a szénpor mind elszállna. Mindig maradnak darabkák az őrleményben. Ezért átszitálom, hogy 1 mm-nél nagyobb darabok ne forduljanak elő. Valójában nagyrészt púderszerűen finom por kerül ki a darálóból, csak kevés durvább szemcse marad egészben. Mivel szemem-szám telemenne, ezért porálarcban és arcvédőben dolgozok. Egy elképesztően koszos munkáról van szó, amelyet kizárólag a szabadban végzek. Még arra is ügyelek, hogy a szél ne a ház felé vigye a szálló port, mert mindent összekoszolna. Egyszerre nagyobb mennyiséget veszek kezelésbe, hogy egyszer legyek full retkes, ne minden alkalommal. A teljes 5 kg-os zsákot leaprítom, majd a szénport légmentesen lezárva elteszem a felhasználásig. Erre a célra a legjobb a kiürült, tisztára mosott falfestékes bödön. Azt a megoldást is alkalmaztam, hogy a szénport a darálás befejezése után mindjárt felhasználom. Említettem korábban, hogy jobban kezelhető, ha NAN oldatot itatok, majd megszárítom az ismertetett módon. Természetesen nem találomra készített oldatról van szó, hanem olyanról, amely a szén-NAN arányt mindjárt be is állítom. Ha már eldőlt, hogy mennyi NAN kell a végleges CP-ben akkor a teljes szén mennyiség bekeverhető és a száradás után közvetlenül felhasználható. Ha nagyobb mennyiségű anyag készül, akkor azokat már minden esetben az említett „vödrökben” tárolom. A szárító ládákban csak átmenetileg tartom, értelemszerűen a száradás befejeződéséig, illetve a kisebb mennyiségben készült anyagokat, sajtolt blokkokat, kísérleti gyártmányokat. A tisztított AN-ből jellemzően több kiló készül, ezt már átrámolom az említett vödrökbe. A rend kedvéért egy műanyag edénybe, a szárításra használt kalcium-kloridból is teszek valamennyit az ömlesztett anyag tetejére. Így biztosítható a megfelelő tárolási körülmény. Kis mennyiségű színezéket is keverek pl. az AN-be, mert így egyértelműen megkülönböztethető a többitől. Bár a vödröket feliratozom, de így még megbízhatóbb a felhasználása. Példának okáért az AN-t kb. 0,001 % vas-oxiddal színezem egészen világos, épphogy barnás-vörösre. 

 

A cukros anyagokat illetően a javaslatom a következőt: fölösleges a drágább, de könnyebben olvadó monoszacharidokat használni (glükóz, fruktóz, xilit, szorbit). Teljesen megfelel a répacukor (szacharóz), hiszen amúgy sem kell olvasztani. Vagy mechanikus keverék formájában kerül felhasználásra, vagy ami még jobb: együtt kristályosítás (majd szárítás és őrlés), hasonlóan az AN-os CP-knél ismertetettek szerint. Bármelyik út is legyen járva, az MDI mindegyik esetben használható kötőanyag. Megjegyzem, hogy a sokat emlegetett nátrium-nitrát alkalmasabb a cukros anyagokhoz a népszerű kálium-nitrát helyett, hiszen nagyobb az oxigén tartalma, valamint kisebb átlagos molekulatömegű égésterméket eredményez. A NAN gyártását már ismertettem korábban. Nem túl izgalmas elfoglaltság, de egyáltalán nem bonyolult. Az MDI mennyisége a keverék teljes tömegére vonatkoztatva 5-10 % közötti. Ahogy már említettem acetonnal kell hígítani a keverék összeállítása folyamán, mivel igen viszkózus anyagról van szó. Az MDI alkalmazása nem annyira az energia tartalmát növelik a CP-nek (valamennyire azt is), hanem a biztonságos és egyszerűbb gyártást segítik elő. El lehet dönteni, hogy melyik az előnyösebb: az olvasztott cukros kulimásszal maszatolni, vagy a sokkal higiénikusabb MDI-vel adalékolt masszát feldolgozni.

Ha már NAN-t használunk, akkor növekszik a mozgásterünk. A 8 % oxigéntartalom növekedés (és a molekulasúly csökkenés) lehetővé teszi, hogy 6-8 % vörös-vasoxidot adalékoljunk az anyaghoz. Ez közismert katalizátor, amely növeli az égési sebességet, azonban az említett mennyiségben már csökkenti a nyomástényezőt. Tehát 2in1 anyag. A start-segéd hajtóanyagom is NAN alapanyagra épül vasoxiddal kiegészítve, de a tüzelőanyag nálam nem cukor, hanem szén, poliuretán és CMC, amelyet az előző pamfletemben említettem. A CMC, mint kötő és tüzelőanyag egyre inkább előtérbe kerül. Bár az égéshője nem túl nagy, de a mennyisége sem. Kb. 5 % szükséges és az MDI-vel reagálva nagy szilárdságú anyag jön létre. Azonban vannak olyan tulajdonságai, amelyek nagy mértékben segítik a gyártást is. A CMC oldatot nem lehet akármilyen kevés vízben létrehozni, mert oldódása során sűrű géles anyag képződik (tapétaragasztó). Viszonylag sok vízre van szükség. Ebből máris következik, hogy lényegesen alacsonyabb hőmérsékleten lesz telített az oldat az AN és a NAN által. Ez fokozza a biztonságot, amint már említettem. Ugyanakkor a sűrű gélben nem ülepednek a szilárd részek, pl.: a hűlő oldatból kiváló kristályok, szénpor. Tehát szükség képen homogén marad a zagy, nem kell a fajsúly szerinti szétválástól tartani. Ettől függetlenül szükséges a hűlő oldat időnkénti kevergetése. Említettem, hogy ez a CMC-vel segített gyártás a legújabb fejlesztésem. Leginkább azért, mert az MDI-nek kerestem megfelelő reakciópartnert.

 

Van még egy olyan részlet a CMC tartalmú anyagoknál, amit érdemes figyelembe venni. A száradó anyag nagyobb rögök formáját veszi fel. A méretük attól függ, hogy mekkora részletekben szedtük ki a masszát a tálcára, illetve ahogy szárad kézzel is lehet aprítani, amíg kb. földnedve. Száradás során egy külső, keményebb kéreg alakul ki a „rögökön”, de a belsejük esetleg még érezhetően és láthatóan nedves. A kemény külső kéreg miatt lassul a száradás, ugyanakkor a nedves, tapadós belseje miatt még nem lehet diódarálóval aprítani, mert csak maszatolná. Tehát a száradásnak ebben a szakaszában a teljes mennyiséget bele kell rámolni egy légmentesen lezárható vödörbe (pl. az említett falfestékes vödrök) néhány napra, hogy a nedvességtartalom kiegyenlítődjön a massza teljes térfogatában. Pár nap múlva egy-egy ilyen „rögöt” kettétörve már nem tapasztalunk különbséget a belseje és a „kérge” között. A nedvesség egyenletesen oszlik el. Ekkor könnyen ledarálható diódarálón (a múltkori képek egyike). A morzsalékos anyag még kissé tapadós, ezért visszarakom a bemutatott ventilátoros szárítómba amíg tapintásra is száraznak tűnik. Ez eltart még 2-3 napig. Utána mehet a szárító dobozokba. Amint olvasható van feladat ezzel is. A következő napokban néhány kísérletet hajtok végre. Az eredményeket hamarosan ismertetem.

 

A centrifugálásról. Erre már én is gondoltam, de csak az AN tisztítása során lenne jelentősége. A CP gyártása mindig oldatból történik és akkor már nem kell és nem is szabad szeparálni semmi módon. Az AN tisztításánál kényelmes megoldás lehetne, de csak akkor lenne jelentősége, ha egyszerre több 10 kg-os mennyiségeket kellene kezelni. A centrifugált, kristályos tömeg csaknem vízmentes, de azért így is ráférne a szárítás. A javaslat jó, csak ekkora mennyiségeknél nem indokolt. Azért megjegyzem, hogy az AN agresszív anyag. Már kis mennyiségben is emberes korróziót képes okozni. Másrészt a vizes oldata nagyon jól vezeti az elektromos áramot, tehát fokozódik az áramütés veszélye is ha belekerül a centrifugába.

 

Kísérlet

 

Korábban ismertettem, hogy szükség van egy startsegéd hajtóanyagra a rakétában, amely az üzeminél jóval nagyobb tolóerőt hoz létre, hogy már az indítósínen elérje a kb. 30 m/s sebességet. Ez már elegendő a vezérsíkok normális működéséhez, viszont a továbbiakban a kisebb égési sebességű (és kisebb tolóerejű) menethajtóanyag hozza létre a tolóerőt. A startsegéd hajtóanyag égési ideje kb. 2 másodperc kell, hogy legyen. Az intenzív láng, amelyet létrehoz egyben gyújtja a menethajtóanyagot. A gyújtási lánc első tagja egy elektromos működtetésű pirogén gyújtó (a Youtube-os prezimben erről részletesen írtam). Ezt a „láncot” a gyakorlatban is ki kellett próbálni. Külön-külön mindegyikkel végeztem eredményes kísérleteket, de összeépítve is működnie kell a gyakorlatban. Tehát összeállítottam a kísérletet. A konstrukció mechanikai szempontból nagyon egyszerű, a klasszikus papír testbe építettem, mert így biztonságosabb. Csak a részletek megnyugtató tisztázása után végzek nagyobb szilárdságú anyagból készült példányokon teszteket. Tisztában voltam azzal, hogy ez a kísérlet még rengeteg hiányosságot tár fel és igazam lett. Az AN bázisú menethajtóanyag jónak látszik, habár még sokféle összetételt megvizsgálok. Ezek között a különbség nem nagy, de nagyon nem mindegy, hogy pl. 5 v. 10 % PU tartalmúak stb. Már 1-2 % eltérés az összetevőkben is jelentős befolyással van az összes tulajdonságára. De ezért vannak a kísérleti mérések, hogy ezeket tisztázzam. A startsegéd hajtóanyag még távol áll a megfelelőtől. A kísérlet során kb. 0,2 másodperc égési időt produkált a kb. 150 g anyag. Emlékezetnék mindenkit, hogy ez NAN-PU kombináció. Az alkáli-nitrátok jellemzően nagy égési sebességet hoznak létre, de ez már túlzás. A nagy égési sebesség a jelentős nyomástényező miatt jött létre. Ezt csökkentenem kell. Már megvan a tervem erre, be fogok számolni az eredményekről. Szóval a túl nagy nyomás megrepesztette a burkolatot és az itt kiáramló gázok kicsit megdöntötték a komplexumot, amely döngölt homokba volt ágyazva. A menethajtóanyag égéstermékeinek fele is ezen áramlott ki. A kísérletről videó felvételt készítettem (mint többnyire), ebből néhány képkockát kiragadva ismertetem a folyamatot. 

 

Még egy fontos részletről is bebizonyosodott, hogy az alapelképzelés jó volt. A kísérletben részt vett AN bázisú hajtóanyag (legvastagabb henger) 1 évvel ezelőtt készült. Számos hőtechnikai tesztelést hajtottam végre azon. Az AN bázisú anyag hőmérséklet szerinti fázisátalakulása nem történt meg a 15 % NAN jelenléte miatt. Még csak meg sem repedt a több alkalommal végrehajtott +40 és -30 C közötti fárasztás során. Az 1 éves tárolás során semmit sem romlott a minősége egyéb szempontból sem. Nem változott a gyújthatóság, égési idő és annak jellege sem.

 

Képek

 

1. Kép: A kísérleti komplexum még „csupaszon”, a borítás nélkül. Világosan megkülönböztethetők az egyes szekciók. A startsegéd töltet egy hengeres blokk, hasonló az üzemi hajtóanyag blokkhoz, csak kisebb.

 

2. Kép: A tényleges komplexum. Jól látható a papír test, amelynek a végén némi pur-hab kitüremkedett. Ezzel töltöttem fel az üregeket. 

 

3. Kép: A gyújtás pillanata. A pirogén gyújtó gyakorlatilag pillanatszerű. A működési ideje kb. 0,01 másodperc. Ebben benne van a gyújtáskésési idő, amely a gyújtóáram megindulásától eltelik. A gyújtó működése nem különösebben látványos. Olvadt, nagy gyújtóhatású vasoxiddal teríti be a hajtóanyagot.

 

4. Kép: A gyújtás után 0,03 másodperccel később a startsegéd töltet már működésbe lép.

 

5. Kép: 0,05 másodperccel később teljesen kifejlődik az égés.

 

6. Kép: A startsegéd töltet a kiégés előtti pillanatban, amikor az üzemi nyomás a legnagyobb.

 

7. Kép: A túl nagy nyomás kirepesztette a cső falát és kissé megdőlt. Ettől függetlenül a fő hajtóanyag égése rendben végbement a szokásos 40 másodperces égési idővel, de mivel mindkét irányban történt kiáramlás (repedés), ezért a láng kisebb mint a korábbi videóimon.

 

8. Kép: természetesen nem papírcsöves kísérletek a távlati céljaim, de akármekkora is egy út, egy lépéssel kezdődik. Már készül a sokkal profibb, többcélú kísérleti állványom, amelyen majd az összes paramétert meg tudom mérni és a gyártásban is segít, mivel a szükségletnek megfelelően alakítható.

 

9. Kép: Az őrlőm belseje. Egy átalakított fűrészlap a „kés”, amely megbízható és olcsó megoldás. Amikor az edzett fogak már megkopnak, kicserélem. Némi rozsda megfigyelhető a fűrészlapon, mivel már volt használva és az AN erősen korrozív anyag.

 

10. Kép: A nagyobb mennyiségben elkészült alapanyagok tárolása festékes vödörben. Ez légmentesen lezárható és olcsó megoldás. Üresen, új állapotban is kaphatók a 100 Ft.-os boltok legtöbbjében, de ringy-rongy áron bármelyik áruházban kapható zárható kivitelben valamilyen vödör. A hangsúly a „jól zárható” fedélen van, különben az anyag idővel nedvességet vesz fel a levegőből. A megbízhatóbb tárolási feltételek céljából egy kisebb műanyag edényben kalcium-klorid szárító is van az ömlesztett anyag tetejére téve. Ez egyrészt leköti az esetlegesen maradt nedvességet, másrészt a vödör nyitogatásakor is kerül bele a levegőből. 

 

Spike

 

 

 

 

 

Aws Creative Commons License 2016.03.21 0 0 14197

Még egy ötlet: ha a tisztított AN-t valahogy ki lehetne centrifugálni, akkor sokkal gyorsabban száradna ki.

Aws Creative Commons License 2016.03.21 0 0 14196

Oxidáló -> tüzelő

Előzmény: Aws (14195)
Aws Creative Commons License 2016.03.21 0 0 14195

Szia Spike!

 

Köszönjük az újabb részletes leírást! Az alábbi kérdéseim lennének ezzel kapcsolatban:

 

1: Szén+NAN bekeverés közben az oldat hőmérséklete nem mehet 130°C fölé, mert itt már öngyullad a keverék.

-          ezek szerint a sok feloldott anyag eltolja a víz forráspontját felfelé, így kialakulhat 130°C feletti hőmérséklet is az oldatban?

-          hogyan állapítod meg hogy mennyi az oldat hőmérséklete, méred keverés közben? Van ennek valami vizuális jele is (mint pl a cukros hajtóanyag esetében a karamellizálódás)?

 

2: A diódarálóval és kávédarálóval történő őrlés nekem eléggé veszélyesnek tűnik, itt ugyanis már van oxidáló anyag a keverékben (szén), ráadásul 10-15%-ban. Ha jól emlékszem az ANFO-ban kb 6% az olaj tartalom, tehát akkor ez is robbanóanyagnak minősül. Miért ne robbanna fel a daráló őrlés közben? Ezzel kapcsolatban nagyon érdekelne a véleményed.

-          tudnál berakni képet a darálódról? Ezt használod a szénpor őrlésére is?

-          golyósmalomban nem lenne biztonságosabb őrölni ezeket az anyagokat?

 

3: A cukros MDI addíció szerintem sokakat érdekelne, főleg ha a végeredmény egy erősebb hajtóanyag lesz.

 

Üdv,

Aws

Előzmény: spikelogan (14194)
spikelogan Creative Commons License 2016.03.19 0 0 14194

T. AWS

 

Igen, tudom, hogy a NASA közzétesz ilyen alkalmazásokat, jellemzően amatőr célra. Azonban nálam ez nem erről szól, hogy valamilyen program kiszámolja helyettem az eredményt. Én igyekszek a matematikai, kémiai és fizikai készségemet szinten tartani. Túl sokszor láttam már a kollégáimat mindenféle progikra hagyatkozni, ahelyett, hogy használnák a józan eszüket. Papíron, ceruzával, és egy egyszerű számológép segítségével is lehet számításokat végezni. Igen, eltart egy ideig, de nem kell néhány iteráláshoz vagy differenciál számoláshoz mindjárt computerért kiáltani. Ily módon a tudás sokkal jobban megőrződik és fejlődik, valamint valódi áttekintésünk lesz a problémán. Ha már a NASA szóba került, felhívnám a figyelmet, hogy az Egyesült Államokban mennyire népszerű az amatőr rakétázás. Hazánkban a rövidlátó és szakmailag teljesen inkompetens, műszaki analfabéta, hatalmukat rettegve féltő politikusok olyan jogi környezetet hoztak létre, amely kriminalizálja azokat, akik ezzel a témával foglalkoznak. Általában jellemző, hogy amihez nem értenek azt tiltani próbálják, ahelyett, hogy megkísérelnék megérteni. Ehhez azonban agy is kellene, és ez az ami a politikusoknak és a „jogalkotóknak” nincs. Nem kell messzire menni, pl. Ausztriában is teljesen legálisan vásárolhatók hobbirakétákhoz hajtóműblokkok széles választékban. De nem csak erről van szó, hanem úgy általában tőlünk nyugatabbra minden logikusabban történik.

 

A szükséges NAN mennyiségéről már írtam. Min. 0,1 %, de legfeljebb 15 %. Eléggé széles tartomány. Az optimum meghatározása sok kísérletet igényel, de ezek a kísérletek mellőzhetők, ha némi engedményt teszünk és valamilyen köztes értéket választunk. Hibát nem követünk el, legfeljebb valamivel (néhány százalékkal) több v. kevesebb lesz az Isp. Ez pedig amatőr szinten megengedhető. Amint már többször említettem, a NAN legfontosabb feladata a fázisátalakulás megszüntetése, mert az a hajtóanyag blokkok széteséséhez vezet. Szintén írtam már: 0,1 % NAN 50 C körüli hőmérsékletre emeli a leginkább problémás kritikus hőmérsékletet. Ilyen hőmérséklet normál körülmények között Mo.-n soha nem fordul elő. Több NAN növeli az égési sebességet, de csökken az Isp. A 15 % felső érték eléggé „önkényes”, de én ezt választottam. Még egyszer hangsúlyozom: ez kompromisszumos érték. A 0,1 és 15 % között többféle összetételt is teszteltem. A youtube-os prezimben látható videóban az egyik blokk, amelynél azt írtam: az oxidáló csak AN. Ez egyrészt igaznak tekinthető, mert csak 0,1 % NAN-t tartalmaz. Az égési sebességre gyakorlatilag semmiféle hatást sem gyakorol, de jól fázisstabilizál. A másik égéstesztnél már 15 % NAN is jelen van az anyagban és látható, sőt hallható a videón, hogy az égés sokkal hevesebb. A tényleges hajtóműtesztnél majd bebizonyosodik, hogy melyik az előnyösebb. Eddig ugyanis „szabadon égő” blokkokkal kísérleteztem. Nem alakult ki számottevő túlnyomás a légkörihez viszonyítva. Nagyobb nyomáson az égés jellege, sebessége megváltozik. Ennek vizsgálata még hátravan.

 

Most térjünk vissza a CP gyártásához

 

A tényleges CP gyártásának alapfeltétele a következő anyagok megléte:

-teljesen száraz AN

-teljesen száraz szén+NAN

 

Tételezzük fel, hogy ezek már készen állnak a felhasználásra. Lemérem a szükséges mennyiségeket egy gyártáshoz. Ismét célszerű nagyobb mennyiséget gyártani egyszerre. Ez kb. 1 kg-ot jelent. A gyártás folyamatossá tehető, egymás után több anyagmennyiség is legyártható, de ez még jól kezelhető mennyiség. Kevesebbet sem érdemes, mert hamar felhasználódik a kísérletek során és ennek is sokáig száradnia kell majd. Mivel az AN a fő tömege a CP-nek, ezért ebből 0,75 kg-ot lemérek. A szén+NAN keverékből 0,25 kg-ot. Esetemben olyat gyártottam, amely már eleve a megfelelő arányban tartalmazza ezt a két anyagot, így a végeredmény: 75 % AN, 15 % NAN és 10 % C. Annyi vizet teszek az edénybe, hogy az AN-el 100 °C-on telített oldatot képezzen. Amikor teljesen feloldódott az AN, akkor úgy állítom be a rezsón a fűtést, hogy a hőmérsékletet tartsa (letekerem a szabályozót a szükséges mértékben). Némi gyakorlattal ez már könnyen megy. Majd az oldatba folyamatos (de nem kapkodó) keverés mellett megkezdem a szén+NAN adagolását. Legjobb, ha egyszerre egy evőkanálnyit teszünk az oldathoz. Némi szénpor esetleg felszabadul, de nem érdekes. Ezt a folyamatot is szerencsésebb a szabadban végezni, mert sok kicsi sokra megy és végül minden szénporos lesz. Nagyjából 2 perc alatt belekeverhető a teljes szenes anyag. A hőmérsékletet időnként ellenőrizni kell. Ne hagyjuk 100 °C alá csökkenni, de 110 °C fölé se emelkedjen. Nagyon nagy figyelmetlenség kell ahhoz a szélsőséges esethez, hogy a keverék öngyulladást produkáljon. Ilyen jelenség 130 °C felett már bekövetkezhet. Legjobb a rezsót kikapcsolni, amikor már a teljes szenes anyag bele lett keverve. Amúgy is lassan hűlik le. Ha mégis megszaladna a hőmérséklet, arra az esetre oda kell készíteni egy liter vizet, és beleönteni a lábasba. Azonnal lehűti, így megelőzhető a baleset. Habár a keverék így használhatatlanná válik, de inkább az, mint az arcunk. Ilyen esetben az anyagot öntsük ki és kezdjük elölről. 

Ha minden rendben ment, akkor a lábast a rezsóról levéve hagyjuk kihűlni, de úgy, hogy néhány percenként alaposan megkeverjük. Mindenképpen alaposan el kell keverni, főleg amikor megindul a kristályok kiválása. Amikor már szoba-hőmérsékletűre hűlt le, akkor kanállal a műanyag tálcákra kell szedni. Ez az a pont, ahol a gyakorlottabb amatőr egy kicsit „bátrabb” lehet. Ha olyan oldatot készítünk az elején, hogy az 120 °C-on legyen telített, akkor kihűlés után már szinte kemény anyagot kapunk, amelyet diódarálóval nagyon könnyen lehet „granulálni”. Lásd a mellékelt képet. Ez a tálcákon szétterítve sokkal gyorsabban és alaposabban szárad. Ha valaki inkább a biztonságra megy, úgy a nedvesebb anyagot rákanalazva a tálcákra így is száríthatja. Majd amikor már eléggé megszáradt, kézzel szétmorzsolhatja, úgy, ahogy azt már korábban a szén+NAN gyártásával összefüggésben ismertettem. Az anyag száradása ebben az esetben is hetekig tart, majd mehet a kamrákba. Ez nem gyors folyamat.

A nátrium-nitrát, amely a fázisstabilizálást látja el, az oldatkészítés során kerül bele, amint az gondolom nyilvánvaló volt. A teljesen kiszáradt anyagot (hetek múlva) meg kell őrölni. Erre a célra szerkesztettem egy megfelelő őrlőt. Kezdőknek a kávédaráló is megteszi. Egy anyagrészletet kb. 30 másodpercig kell majd darálni. Nem szabad sokat tenni a darálóba, legfeljebb 2 evőkanálnyit, különben rosszul darál. A gépnek szüksége van hűlési időkre is, ne ismételjük túl gyakran. Egy-egy őrlés között tartsunk 5 perc szünetet. Amint ezt sokszor hangsúlyoztam, a gyártás mindegyik szakasza sokáig tart. A megdarált anyagot tegyük vissza a szárító dobozokba és ott tároljuk. Már nem szükséges a tálcán szétterítve, de így kell tárolni, már csak azért is, mert még biztosan van valamennyi nedvesség tartalma, amelyet majd lead.

 

Legújabb eredmények

 

Vannak teljesen új fejlesztéseim is a gyártáson. Annyira friss, hogy a segédeszközök festése is most van folyamatban. Ezeket most ismertetem. Amennyiben megmaradunk a PU-nál, mint fő tüzelőanyag, akkor a megszilárdulásáról is gondoskodni kell. A lehetséges poliaddíciókról már írtam (maradék nedvesség, etilén-glikol), azonban van egy tejesen új technológiám erre. Engem is zavart a rendkívül hosszú gyártási idők, mert az anyag lassan száradt. Erre is megoldást találtam, amelyet majd ismertetek, de előbb a PU-addíció. A PU alapanyagának az MDI-nek a szilárdulásához szükség van szabad hidroxil csoportokra. Ennek lehet forrása a víz, amely a hétköznapokban használt PU hab esetében is megfigyelhető, de a kétértékű alkoholokon túl (glikolok) lehetséges egyéb poliolok használata is. Lényegében bármelyik anyag alkalmas, amelyik tartalmaz szabad szabad hidroxil csoportot. Ilyenek pl. a poliszacharidok: cellulóz, keményítő, szacharóz (répacukor), de a monoszacharidok is: egyszerű cukrok. A számomra legérdekesebb lehetőséget a cellulóz, pontosabban annak egy származéka a CMC-Na (nátrium-karboximetil-cellulóz). Ez a közismert tapétaragasztó. Az amatőr rakétatechnikában eddig sem teljesen ismeretlen anyag, amelyet kötőanyagként használnak az AN alapú hajtóanyagnál szintén használható. Alkalmas reakció partnernek az MDI kötéséhez. A CMC molekulalánc lényegében egy a cellulóz módosított vegyülete azért, hogy vízben is oldódjon. Az iparban számos célra használják, nem kizárólagosan mint ragasztót. Lényegében egy olyan láncmolekula, amelybe beépítenek hidrofil tulajdonságú karboxil funkciós csoportokat. Ezt a cellulóz molekula szabad alkoholos hidroxil csoportjainak „lecserélésével” érik el. De nem minden hidroxil csoport lesz felhasználva. Minden 10-ből átlag 2, tehát bőven marad szabad -OH (hidroxil) csoport. Ezek az MDI-vel addíciós reakcióra képesek és a szilárd polimert hoznak létre, melléktermék kiválása nélkül. Gyártástechnikai szempontból az előnye a CMC-nek, az, hogy nem kell más addíciós vegyület pl.: etilén-glikol és nem szükséges maradék nedvesség sem a PU szilárdulásához. A maradék nedvesség amúgy is eléggé bizonytalan fogalom. Mellesleg a CMC-ből nem kell túl sok. A CP alapanyag teljes tömegéhez viszonyítva 3-5 %. Ennyi bőven elég még 15 %-nyi MDI addíciójához is. Valójában még sok is, de mivel ez az addíció szilárd (CMC) és folyadék (MDI) fázisok között megy végbe, ezért nem lehet sztöchiometrikus a keverék. A szabad hidroxil csoportok fölöslegével biztosítom, hogy a reakció az anyag tejes tömegében biztosan végbemenjen. A CMC-nek ezen kívül van még néhány előnyös tulajdonsága amelyek megkönnyítik a CP gyártását. Mindenképpen előny még, hogy megszünteti az anyag porlódását a felhasználás során. Némileg hátrány a CMC-nek, hogy betonkemény a végeredmény. Ez azért van, mert a CMC-lánc sok hidroxil csoportot tartalmaz. A láncokat az MDI köti össze, és a létrejövő anyag térhálós szerkezetű. Ezért nem rugalmas, szemben az etilén-glikolos addícióval, amelynek a terméke némiképpen plasztikussá teszi a CP-t. Az, hogy melyik az előnyösebb nézőpont kérdése. Most térjünk vissza a CMC használatára.

Biztos mindenki látott már tapétaragasztót. Viszkózus oldat, amely leginkább folyós zselére emlékeztet, de akár a takonyra is lehet asszociálni. Ebben a sűrű masszában a belekevert szemcsés állagú anyagok egyáltalán nem, v. alig ülepednek. Most térjünk vissza a CP gyártásához, ahol a mai fejezetemet elkezdtem. Ismét feltételezem, hogy minden alapanyag már kéznél van. Először is a CMC-ből kell oldatot készíteni. Az olcsó, zacskós kiszerelésű anyag tökéletesen megfelel, amelyet minden festékboltban v. barkácsáruházban is lehet kapni. Ez tapintásra hasonlít a a zacskós tehéntúróhoz. Az anyag kissé nedves, ezért meg kell szárítani, hogy pontos mérést lehessen készíteni. A szárítás céljából tálcán szét kell teríteni és hagyni megszáradni. Ez kb. 2 hét, mert az anyag kissé nedvszívó. Tehát ha megvan a száraz anyag, akkor abból oldatot kell készíteni. A pontos mennyiségeket később ismertetem, de annyit máris, hogy lényegesen több vizet igényel így a gyártás, mint az AN feloldásához szükséges lenne. Ez ugyan elnyújtja a gyártást, mert az anyag igen sokáig száradna levegőn, de erre is találtam megoldást. Erre is visszatérek. Tehát az elkészült CMC oldatot kezdődő forrásig melegítjük, majd belekeverjük az AN-t, majd a szénporos NAN-t a fentebb leírtak szerint. Az AN oldódása erősen endoterm, tehát arra ügyelni kell, hogy eléggé meleg maradjon az oldat, hogy biztosan feloldódjon. Nem kell 100 °C-nál jobban felmelegíteni, mert ennyi víz bőven sok. Nem mellesleg a jelentős vízmennyiség még biztonságosabbá teszi a gyártást. Ez így nem volt cél (mert eddig is biztonságos volt), de szükségképpen következik a több víz miatt. Majd az oldatot, amely leginkább nyálkás, fekete zagyra emlékeztet, félretesszük és hagyjuk kihűlni. Időnként meg lehet keverni, de a kiváló kristályok nem fognak leülepedni a sűrű anyagban. Ez igen nagy előny, mert így minden erőfeszítés nélkül homogén alapanyagot kapunk. A lehűlt, besűrűsödött zagyot kanállal tálcára szedjük, úgy ahogy arról korábban már írtam. Mivel ez számottevő mennyiségű vizet tartalmaz, ezért a száradása is időigényesebb. Nem mintha eddig nagyon pörgős lett volna agyártás, de segítettem ezen. Éppen a napokban gyártottam egy ventilátoros szárítót, amelyről képet is közzé teszek. E kis teljesítményű, 12 V-os ventilátor fújja a levegőt a dobozba, amelyben 2 tálcányi anyag szárítható egyidejűleg. A dobozt extrudált polisztirol habból készítettem. Hasonlít a nikecellhez, de annál szilárdabb. Ezt épületlábazatok hőszigetelésénél használják. Különféle színben kaphatók. Én a Praktikerben vettem, világoskék színben 3 cm-es vastagságban. Frissen behelyezett tapétavágó késsel könnyen darabolható. Szilikonnal jól ragasztó, de jobb a Bison Poly Max átlátszó v. fehér ragasztó. Ezzel lényegében minden nagyobb felületen végzett ragasztás elvégezhető, nem csak ennél az anyagnál. A kis teljesítményű ventilátor (számítógép venti) lehetővé teszi, hogy éjjel-nappal üzemeljen. Teljesen zajtalan. Nem kizárólag a CMC-s anyaghoz alkalmas, hanem valamennyi, eddig ismertetett alapanyag levegőn történő szárításához. Ez természetesen nem váltja ki a további kalcium-kloridos szárítódobozos szárítást, de az előzetesen levegőn végzettet nagy mértékben felgyorsítja. Korábban 1 hónapig is (néha tovább) eltartott a természetes úton végzett (szekrény teteje), most kb. 3 nap. De ez erősen függ a levegő nedvességtartalmától is. Ettől függetlenül a szárítás „sebessége” mintegy 10-szeresére gyorsul. Nem mintha tonnaszám akarnám gyártani az anyagot, de a lendületből és a lelkesedésből is sokat elvesz, ha ennyit kell várni a következő kísérleti anyagra. Ennek a ventis szárítónak a hatékonyságát pont azon a CMC-s anyaggal tapasztaltam, amelynek egyébként is nagyobb a víztartalma. Azért tudni kell, hogy a CMC-s anyag amikor teljesen megszárad, akkor kemény, kőszerű anyaggá szilárdul. Tehát időnként ellenőrizni kell a szárdás folyamatát. És amikor még kézzel könnyen elmorzsolható az anyag (de már nem ragad), akkor le kell darálni diódarálóval. Így jártam el minden alapanyagnál, amelyik vizesen készült, mert a darálóval „granulált” anyag jól kezelhető, laza anyag. Az így előkészített szemcsés anyaghalmazt még 2-3 napig célszerű a ventilátoros szárítóba visszarakni, mielőtt a szárító dobozokba helyeznénk. Mindig felhívom a figyelmet arra, hogy ezek a leírások csak irányadónak tekinthetők. A gyakorlatot mindenki saját magának alakítja ki. Nyilván lesznek csalódások, kudarcélmények. Megemlítem még a CMC-vel kapcsolatban, hogy az anyag tüzelőanyagnak is tekintendő, mivel éghető. Az égéshője kb. annyi mint a cukroknak általában, tehát kb. 17 MJ/kg. Ha már a cukroknál tartunk: az amatőrök között népszerű cukros rakéták gyártását nagymértékben megkönnyítheti az MDI addíció. Erre bármelyik cukor képes. Már vázolom a gyártástechnológiát, amelyik ilyen „cukros” hajtóanyagra épül. Valójában én nem kívánok ilyesmikkel üzemszerűen foglalkozni, de adhatok némi segítséget, hogy a veszélyes olvasztásos eljárást, amelynél általában kálium-nitrátot kevernek olvadó cukorhoz kiváltsák, veszélytelen technológiára.

 

Képek

 

1. Kép. A ventilátoros szárító, a tálcákra helyezett anyaggal együtt. A dobozt ideiglenesen a kép kedvéért alátámasztottam, így látható a száradó massza a tálcákon. A doboz egyik végén van a venti. A levegő végighalad a szárításra betett anyag felett, majd a másik végén távozik. Felfelé van a kifújó nyílás és van néhány áramlásrontó is a doboz belsejében, hogy az áramlás ne legyen nagyon lamináris, mert akkor kevésbé hatásos a szárítás.

 

2. Kép. A doboz kívülről. A szekrény tetején van elhelyezve az egység és a fal színével közel azonosra festettem. Maga a doboz csak 10 cm magas, nem feltűnő. Így lefestve még kevésbé. Gyakorlatilag egyáltalán nem lehet látni. Még én is elsiklanék felette, ha nem tudnám, hogy „van ott valami”. Ezekre a részletekre különösen ügyelek, mert minden módon kerülöm a feltűnést. Ahogy szokás mondani: bármeddig el lehet titkolni bármit, de lebukni csak egyszer!

 

3. Kép. Az alapanyagok darálása. Egy olcsó diódarálóval „granulálom” a majdnem megszáradt anyagokat. Ennél nincs jobb módszer. Olcsó, egyszerű, gyors és zajtalan. Negyedórás munkával kilónyi mennyiségeket lehet granulálni.

 

4. A PU és a CMC poliaddíciója, de kiegészítettem az etilén-glikol reakciójával is, mert azon keresztül szemléletesebb, mivel egyszerűbb a képlete. Mindazonáltal valamennyi szabad alkoholos hidroxil csoportot tartalmazó vegyülettel hasonló a reakció. Ezt csak a kémia iránt fogékonyak miatt teszem közzé, habár akit érdekel ettől függetlenül is bőven találhat erről anyagot a neten. Mindig hangsúlyozom, hogy ez az elfoglaltság a megfelelő tudományos ismeretek nélkül csak kínlódást és csalódást okoz. Rosszabb esetben csúnya baleset lehet a vége.

 

Most ennyi. Legközelebb már rátérek a számszerű összetételekre is. Ugyanakkor nem győzöm hangsúlyozni, hogy ez az egész még erősen kísérleti munka, amely még igen képlékeny, gyorsan változik, fejlődik. A CMC példája is mutatja, hogy szinte hetente bukkan fel számomra is új eredmény.

 

Spike

 

Kisa Creative Commons License 2016.03.16 0 0 14193

Spike!

 

Nagyon érdekes dolgokat osztottál meg, érdeklődve várom a továbbiakat.

 

 

Ha kedveled azért, ha nem azért nyomj egy lájkot a Fórumért!