Несколько десятилетий назад, когда человечество бредило освоением космоса, увлечение ракетостроением было повальным. И школьники, и взрослые мужчины с энтузиазмом конструировали в гаражах и на кухнях модели ракет из подручных материалов. Сейчас ажиотаж немного спал, но что может быть увлекательнее, чем запустить в воздух собственноручно сделанный летательный аппарат? Как же заставить ракету взлететь? Самое доступное и практичное – использовать карамельное топливо, смесь селитры и углевода.
Что потребуется
Набор составляющих не так уж велик.
1. Сахар или сорбит – сырье для карамелизации.
2. Селитра (можно использовать разную, об этом подробнее ниже).
3. Металлическая емкость – чаще всего берут обычные консервные банки, хотя предпочтительнее брать посуду с толстыми стенками – для более равномерного нагрева. Еще лучше – эмалированную или из нержавейки, чтобы не было реакции раствора с материалом посуды.
4. Электроплитка – готовить топливо на газовой плите нельзя!
5. Газета или другая бумага с хорошими впитывающими свойствами (если ваша цель – сделать не просто карамельное топливо, а карамельную бумагу). Ее также используют в двигателях ракет, пропитывая готовой "карамелькой" и высушивая (без нагрева).
6. Средства защиты: очки и перчатки.
Три способа изготовления
Сделать карамельное топливо можно по-разному. Самое легкое – просто смешать компоненты. Еще "карамельку" варят – просто или с выпариванием. При обычном смешивании топливо ссыпают в стеклянную банку и встряхивают несколько раз, затем плотно закрывают, чтобы исключить впитывание воды. При непосредственном использовании в двигателях ракет этот вид горючего надо хорошо уплотнить, иначе возможен взрыв.
Рецепт № 1
Карамельное топливо из калиевой селитры (нитрата калия) – самый лучший вариант. Ингредиенты берутся в следующих пропорциях: сахар или сорбит – 35 %; селитра – 65 %. Селитру сушат на плоской широкой сковороде про 100-150 градусах около двух часов. Затем измельчают в течение примерно 20 секунд – можно использовать ступку или кофемолку.
Рецепт № 2
Карамельное топливо из натриевой селитры. Особенности этой смеси – она более гигроскопична. Потребуется 70 % селитры, 30 % сахара и два объема воды (200 %).
Рецепт № 3
Пользоваться им не рекомендуется. Это карамельное топливо на аммиачной селитре (аммоний азотнокислый). Почему лучше обратить внимание на другие рецепты? Потому что это неустойчивое соединение, и при нагревании все что угодно может пойти не так. В результате затея, вполне вероятно, закончится пожаром!
Катализаторы
Для увеличения эффективности "карамельки" в нее добавляют различные катализаторы. Самый популярный – оксид железа. Менее известно карамельное топливо с алюминием. Внимание! Смесь алюминия с нитратами может воспламениться в присутствии воды. Особенно опасно наличие любых щелочных примесей, которые могут присутствовать в селитре, недостаточно чистой или сделанной самостоятельно. Поэтому в горючее на основе нитратов с алюминием в качестве катализатора обязательно добавление 0,5-1 % какой-нибудь слабой кислоты, причем не факт, что этого количества хватит, – все зависит от качества селитры. Борная – наилучший вариант. Щавелевая и уксусная не годятся – алюминий реагирует с ними. Если в процессе варки смесь сильно нагревается, пенится и испускает резкий запах аммиака – нужно незамедлительно снять ее с плитки и погрузить в воду.
Алюминий добавляется в калиевую "карамельку". Допустимые вариации – от 2,5 до 20 %. Разное количество дает разное изменение скорости горения топлива. Рекомендуется использовать сферический алюминий АСД-4.
Как остаться целым и здоровым
Опаснее всего готовить карамельное топливо путем плавления сахара и селитры, но зато этот вариант и самый результативный. Емкость, в которой варят "карамельку", должна быть идеально чистой – посторонние вещества могут вызвать возгорание.
Рядом не должно быть источников открытого пламени – взрывы на кухне нам ни к чему. Очень важно следить за температурой смеси – выше 180 градусов она не должна подниматься ни при каких обстоятельствах!
При размешивании лучше использовать деревянную палочку во избежание побочных реакций. Мешать следует очень тщательно, но равномерно: пузырьки воздуха в готовом топливе при использовании приводят к взрыву ракеты. При розливе этого горючего в формы также нужно следить, чтобы не было пузырьков. Работать необходимо с вытяжкой или на свежем воздухе, особенно это касается рецепта с аммиачной селитрой.
Не перемалывайте сахар и селитру в кофемолке вместе! Молоть нужно отдельно, смешивать, встряхивая, в стеклянной посуде.
Новичкам не стоит связываться с нитратом аммония: сначала попробуйте самое простое и безопасное (на основе калиевой селитры) карамельное топливо. Изготовление любого самодельного горючего должно проходить под тщательнейшим контролем качества ингредиентов, температуры, содержания влаги и с соблюдением всех мер безопасности!
Где достать ингредиенты
Селитра продается в магазинах сельскохозяйственных товаров и отделах для дачников в качестве удобрения. Сорбит – заменитель сахара для диабетиков. Продается, соответственно, в аптеке. Fe2O3 – оксид железа – раньше продавался под названием "железный сурик". Можно попробовать сделать его самостоятельно, изучив соответствующую литературу. Минерал гематит – этот тоже оксид железа. Алюминий продается фирмами-производителями химреактивов.
а | б | в | г | д | ж-и | к | л | м | н | о | п | р-с | т-у | ф-ц | ш-я 
Состав №1: 60% (9KNO3) + 30% (9СОРБИТА) + 10%(9S)9 – более высокая пластичность
Состав №2: 63% (KNO3) + 27% (СОРБИТА) + 10%(S) – максимальная удельная тяга
Это ракетное топливо является новой и значительно более усовершенствованной разновидностью сорбитового топлива. Его более высокая скорость горения и высокий удельный импульс, позволяют использовать его как в средних, так и в больших ракетных двигателях. Разработано оно было мною недавно, т.е. доработано, т.к. использовать сорбит в качестве связующего придумал не я. Однако подобные ему составы были опубликованы на некоторых веб-страничках Интернета. Но они так и не стали популярными среди ракетостроителей. И я думаю, что вы знайте почему.
В состав нового сорбитового топлива входит сера, которая участвует в реакции горения:
На самом деле реакция протекает по более сложному механизму, по окислительно-восстановительным свойствам элементов можно утверждать, что в самом начале, реакция будет протекать именно по простому механизму, а уже потом продукты реакции будут взаимодействовать между собой, давая уже другие соединения . Правильное соотношение компонентов обеспечивает высокую эффективность этого топлива. Данное топливо обладает сравнительно высокими энергетическими характеристиками. Дело в том, что сера участвует здесь как восстановитель и вытесняет оставшийся атом кислорода из молекулы K2O, вследствие чего увеличивается энергетический выход реакции. К тому же K2S не забирает СO2, как это делает K2O. Выделяющейся энергии хватает на то чтобы сместить равновесие в сторону образования таких низкомолекулярных продуктов, как CO и H2. Это способствует значительному увеличению удельной тяги топлива. Таким образом КПД двигателя в среднем повышается на 15 – 20% (по грубым прикидкам), а может и больше. Так что можно сказать что данное ракетное топливо является достойной заменой пороху и обычной карамели.
Недостатками этого топлива по сравнению с обычным сорбитовым, являются: сложность в изготовлении, низкая пластичность, невозможность заливки состава в корпус двигателя, быстрая скорость затвердевания, при недостаточном нагревании сорбита топливо быстро затвердевает. Опыт показал, что данное топливо хорошо приготавливать и использовать в холодное время года, так как влажность в воздухе значительно ниже, чем в летнее время. Пожалуй самой главной проблемой этого топлива является быстрая скорость затвердевания и невозможность заливки топлива прямо в корпус двигателя. Ещё у этого топлива есть очень неприятная вещь – при недостаточном уплотнении массы внутри топливного заряда образуются пустоты, что сильно сказывается на равномерности горения всего заряда. Проще говоря, структура становится пористой, что способствует возникновению аномального горения – неустойчивое прерывистое горение, вызванное уменьшением подвода тепла к непрореагировавшему топливу, длящееся от нескольких долей до 2 секунд. Особенно эта проблема характерна только для малых двигателей, с зарядом топлива 30 – 35 грамм – запрессовка "Мощной карамели" в такие двигатели – работа весьма кропотливая и сложная, ну а на больших двигателях такая вещь практически не сказывается, т.к относительно всего объёма топлива воздушные пустоты незначительны. Хоть это топливо и быстро затвердевает, но эту проблему можно легко устранить, поставив ёмкость с топливом на разогретую песчаную баню. Это очень удобный способ, ну смотрите не переборщите с температурой, а то сера в топливе расплавится и смесь станет неоднородной.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ
По началу, при его изготовлении, возникали серьёзные проблемы. Трудно было найти баланс между температурой плавления сорбита и температурой плавления серы, а при смешивании расплавов обоих компонентов топливо получалось крайне не однородным. Был рассмотрен вариант с использованием глицерина, чтобы масса сохраняла пластичность длительное время. Но использование глицерина приводило к снижению прочности топливной шашки и повышенной гидроскопичности.
Сорбит при сильном нагревании и последующим охлаждении затвердевает не сразу и сохраняет пластичность достаточно длительное время, которого хватает на заправку 2 – 3 небольших двигателей. Сорбит должен быть разогрет до достаточно высокой температуры (около tкип). Когда я его разогреваю до такой температуры, то он немного дымит, становится прозрачным (слегка желтоватым), и на дне образуются небольшие пузырьки, что свидетельствует о начале кипения.
Перед тем, как вы начнёте плавить сорбит следует заранее приготовить все компоненты.
1. Сначала отвесьте необходимую порцию сорбита и отложите его подальше от места работы
2. Далее вам нужно будет измельчить нитрат калия. Перед помолом его следует тщательно просушить, можно на батарее, но я просушивал в печке при t ≈ 200 0 C, больше этой температуры нельзя, т.к. начинается его плавление и затем разложение. Просушенный нитрат калия легче измельчается и меньше прилипает к стенкам электрокофемолки, нежели влажный. Помол я производил в электрокофемолке где-то секунд 40. Если он прилип к стенкам, то его можно соскоблить ватными палочками или руками, только не голыми, а используя одноразовые перчатки.
3. После помола отвесьте необходимую порцию селитры и поместите в чистую баночку, я использовал пластиковую, т.к. к стеклу он у меня прилипал.
4. Затем вам нужно отвесить серу.
Сера, которая я используется в топливе, содержит уголь в следующем соотношении: 100% (S) + 5% (С) (по массе).
При использовании угля масса образует меньше комочков, становится более рассыпчатой и практически не прилипает к стенкам электрокофемолки во время помола. Однако нужно молоть с перерывами, чтобы сера не расплавилась от излишнего трения. После помола она остаётся сильно наэлектризованной и будет образовывать комочки. Как я заметил, требуется достаточно длительное время, чтобы сера стала рассыпчатой после помола, так что производить её помол следует заранее. (подробнее >>)
5. Только после того, как вы всё отмерили можно плавить сорбит. Для этих целей я использовал мою любимую миниатюрную печь, но когда у меня её не было я обходился плитой. Сорбит помещается в металлическую ёмкость, а лучше в ёмкость из нержавеющей стали (лично я использую кружку из нержавейки, которую я приобрёл в магазине "Всё для рыбалки и охоты") и нагревается до температуры, приближённой к температуре его кипения.
6. Затем в него добавляется мелкоизмельчённый и просушенный нитрат калия (калийная селитра). Перед тем как вы её будете засыпать, хорошенько встряхните пузырёк с селитрой, чтобы она стала более рассыпчатой.
7. Смесь перемешивается до полной однородности. При таком соотношении селитры и сорбита смесь начинает быстро затвердевать, поэтому вам придётся снова разогреть содержимое стакана, до тех пор пока смесь не станет пригодной к перемешиванию.
8. После того как смесь остынет до температуры, которая ниже температуры плавления серы, в неё добавляют саму серу. Температуру можно проверить, бросив небольшое количество серы в выше полученную смесь селитры и сорбита, если температура слишком велика, то сера будет плавиться и образовывать мелкие, блестящие капельки на поверхности. Перемешивать все компоненты нужно очень быстро, чтобы смесь не успела затвердеть.
10. После этого вытащить пластичную массу (желательно использовать одноразовые полиэтиленовые перчатки) ножом или другим металлическим предметом. Смесь также следует соскоблить и со стенок кружки и всё ещё раз перемять руками для большей однородности (использовать полиэтиленовые перчатки!).
Хочу заметить, что топливо начинает быстро затвердевать, поэтому я снова помещаю его кружку и ставлю в прогретую печь, но только уже выключенную, т.к. она сохранила в себе тепло и отлично помогает сохранять температуру расплава топлива и оно не остаётся пластичным достаточно долгое время. В печь можно также положить какие-нибудь теплоёмкие материалы: чистый сухой песок, металлически гайки, гвозди, отлично подойдёт свинец. По мере необходимости кусочки топлива отщипываются от основной массы и тщательно запрессовываются в корпус двигателя.
Производить запрессовку топлива следует малыми порциями, потому что если топливо запрессовывать не под достаточным давлением, то внутри топливной шашки останется много пузырьков воздуха. Как показал опыт для запрессовки лучше использовать графитовую палочку пропитанную парафином, и с отполированным кончиком. Для этих целей так же подойдёт фторопласт, однако топливо всё равно к нему прилипает и желательно иметь по рукой тряпочку с помощью которой вы будете удалять налёт. Все работы желательно проводить в сухом помещении. Как я уже отметил, данное топливо больше подойдёт на изготовление крупных топливных зарядов (от 70г) для больших двигателей.
От автора: Я не знаю, станет ли данное топливо популярным среди ракетостроителей и химиков, но в ходе длительной работы с ним я пришёл, что это единственное мощное топливо, которое можно получить без особого труда, по сравнению с перхлоратным. А более низкое содержание сорбита делают его немного более выгодным в использовании, если конечно у вас сера стоит дешевле, чем сорбит. С первого раза, приготовить его так как надо, у вас не получится, но в ходе длительной работы с ним, вы действительно увидите разницу. Возможно вам покажется, что данный способ изготовления этого топлива небезопасен, но за всю мою практику не было ни одного ЧП, потому что я строго соблюдаю чистоту реактивов и не допускаю попадания веществ, которые воспламеняются ниже 200 0 C. При строгом соблюдении чистоты рабочего места данный способ является сравнительно безопасным.
Внимание! Если у вас есть какие-то замечания, вопросы или предложения по данной теме, просьба сообщить мне об этом.
как мне сделать в домашних условиях ракетное топливо,для своей модели ракеты? какие нужны компоненты и где их достать? я решил смоделировать ракету, но у меня возникли проблемы с двигателем, а тоесть с его топливом, подскажите как быть и как лучше сделать оптекатель, и всё это В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ.
Помогите пожалуйста. 11 год твёрдо топливная Алюминиевая пудра+марганцовка – а как её запресовать? Дополнен 11 год назад
