Fruktoosimootor (lahustamata KNO3-ga) versioon 1

ulmeKulgur · Post by **ulmeKulgur** » Tue Dec 18, 2012 1:38

Juriidiline jutt netiavarustes eksinud kaponaudile, kes seda varem või hiljem loeb: see mida ma käsitlen ja mille käsitlemist kirjeldan, ei ole lõhkematerjal. Kui soovid veenduda, tee järgi ja proovi selles karamelli massis ülehelikiiruse lööklainet saavutada. Ei õnnestu. See asi ei lähe ilma katalüsaatoriteta isegi maast lahti.

Niisiis kolleegid, juriidiliselt on kõik korrektne:

Aga sellegipoolest, olgem hoolsad ja käsitlegem kõike ohutult!

Neile kes inglise keelt mõistavad:
http://en.wikipedia.org/wiki/Rocket_candy

Kuna tsingisegu kuivab meeletult kaua ning ei taha vedada ühtegi linnukest lendu (fenoksiidvaik segab reaktsiooni), ning pealegi on tsinki vaja rauast asjade roostekaitseks, siis hakkasin vahelduseks fruktoosi (puuviljasuhkru) ja salpeetriga katsetama.

- Miks ma fruktoosi valisin? Sest ma olen laisk ja hindan ohutust.

- Kuidas nii laisem on?

Segu segamise alustamisest kuni raketi stardini võib kuluda 25 minutit. Kütus on tardudes kuiv ja töövalmis. Kütus on tahke ja ei pudene. Kütus on ühtlase tihedusega ja põleb ennustatava jõudlusega, kuigi mitte hõiskamisväärselt suure jõudlusega.

- Kuidas nii ohutum on?

Fruktoos sulab tagashoidliku 103 C juures. See tähendab, et kuigi teda veeanumas ei saa sulatada (sorbitooli saaks, aga sorbitooli on kaubandusvõrgus raske leida) on teda õlipotis väga edukalt võimalik sulatada.

Õlipoti, milles hulbib fruktoosipott, saab seejälrel panna nunnusse keraamilisse potti (hoiab õlipoti soojust), viia õue ning segada seal (lumehanges on natuke tüütu, aga ka see on võimalik) salpeetriga kokku, omal teadagi kaitseprillid ees.

Nii pääseb kütuse ja oksüdeerija segamise etapp esiteks eemale pliidist mille kuumad punktid võivad algatada KNO3 ja fruktoosi reaktsiooni ning üleüldse toast. Me ju ei tahaks, et raketikütuse tootmise järel tuleks tsiteerida laule ega luuletusi stiilis: "see on ju hukatus, hüperboloid, insener Garini hüperboloid", "must lagi on me toal" ega "šallallaa ja kuki muki".

- Kuidas ohtlikumalt aga tõhusamat kütust saaks?

Saaks ka nii, et lahustaks nii KNO3 ja fruktoosi (või muu suhkru) vees ära, ning siis susserdaks selle seguga pannil ligi 50 minutit pärast keemise algust (kokku siis üle tunni), enne kui vesi uuesti segust lahkunud on. Nii saaks parema kütuse (KNO3 kristalliseerub ümber) aga suurema jamamisega ja riskiga. (Inimene eksib ja teeb vigu. Näiteks võib kütuse plörakas hüpata pannilt või kukkuda kulbilt pliidirauale.)

- Kuidas puudust leevendada?

Tulenevalt eelnevast, kui ei peenesta korralikult KNO3, ei anna põlemiskambrile õiget kuju ega lisa katalüsaatoreid, põleb segu aeglaselt. Soovitatav on esiteks KNO3 enne läbi uhmri või kohviveski (ilma kütusejääkideta kohviveski!) lasta, et ta kindlasti peenike oleks. Teiseks valada fruktoosikaramell mootorisse, milles viibib põlemiskambrile õõnsuse andmiseks näiteks plastmassist pastapliiats (veel parem teflonpulk). Kolmandaks lisatakse katalüsaatoreid.

- Mis massisuhtes osi pannakse ja mida lisatakse? Suhtes 65:35 oksüdeerijat kütusele. Lisatakse reeglina Fe2O3, see kiirendab põlemist. Üle 5% reeglina ei lisata. Võimalus on lisada ka S, mis langetab süttimispunkti. Kas tingimata on vaja madalamat süttimispunkti, on omaette küsimus.

- Mida *ei* tohiks panna? Kõik asjad pole omavahel ühilduvad, näiteks Al ja Mg tuleks vältida, kuna aluseliste metallidena võivad ebapuhtas KNO3-s leiduvate K ning KOH jääkidega vesinikku tootma hakata.

Pildid protsessist:

1. Fruktoosi sulatamine

2. Fruktoos on sulanud

3. Valatud rakett düüsi poolt, näha poolpidune õõnsus.

4. Sodipodi, ehk nii ei tohi raketi valamist lõpetada, aga see ei ole lennuks vaid staatiliseks katseks. Valamisel on oluline, et kõik enne maha ei jahtuks (minul jahtus). Teraslusikaga teraspotis pole hea komme segada (üliväike kuid nullist suurem sädeme võimalus). Plastmasslusikas sulab ära. Puu ja teflon on head asjad.

5. Katsestendi küljes ja süüteks valmis

6. Süüde!

7. Töö. Väga aeglane põlemine raketi kohta. Katalüsaatoreid polnud.

8. Ära töötanud rakett. Düüs ei pragunenud ega sulanud.

9. Ära töötanud rakett. Moodustus rohkem jääke kui tore on.

Oehh · Post by **Oehh** » Tue Dec 18, 2012 2:31

Igati tubli referaat

Kas näeme laboratoorse töö tulemusi ka talvepäevadel?

ulmeKulgur · Post by **ulmeKulgur** » Tue Dec 18, 2012 3:29

Kahjuks rohkemat ei saa välja lubada, kui et mõne katsetuse ilusti lendama hakkamisel panen foorumisse ikka kirja, et mis ja kuidas. Ajaga on viimati üsna niru lugu, seda on vähe.

qwerty009 · Post by **qwerty009** » Tue Dec 18, 2012 9:16

Ilma ~1,5% Fe2o3 lisamiseta see asi vaevalt, et lendama hakkab. Liiga aeglaselt põlev segu.

ulmeKulgur · Post by **ulmeKulgur** » Mon Dec 31, 2012 3:12

Valmistasin üleeile 6 mootorikesta, täna siis kahele neist uue proovipartii kütust. Kütuse valamisega mootorisse oli tehnilisi probleeme (liiga nätske). Kütus tuli puust pulgaga toppida mootorisse, mis andis defektsed mootorid. Ühel jäi põlemiskambri moodustamiseks düüsi lükatud pastapliiats kütuse külge kinni ja väljatõmbamisel murdus ära. Teisel jäi kütus ebaühtlaselt mootorisse ja põlemiskamber kaldu.

Neid mootoreid ei saa ilmselt kasutada muuks, kui staatiliseks veojõu katseks. Homme proovin paremini ja üritan pastapliiatsist parema lahenduse leida põlemiskambri formeerimiseks... või torgata augu pastakaga juba tarduvasse kütusesse.

Kütusest rullisin ka nunnu väikese pulgakese, umbes 3 cm pika ja 3 mm paksu. Panin kütusepulgakese ohutus kohas põlema, ilmnes järgnev:

- süttimispunkt on langenud
- põlemiskiirus on tõusnud ja on võrreldav välismaa praktikute tehtud videotega

Järsku võin koguni loota, et see asi lendab. Paraku üsna vanamoodsal varrega kujul vist.

ulmeKulgur · Post by **ulmeKulgur** » Tue Jan 01, 2013 1:55

Stardile läksid 5 mootorit: Kõik 10 mm savidüüsidega, neli neist puidust vartega, umbes 150 grammi kütusega, 45 mm välisläbimõõduga.

1. "Palju rauda."

Roostet oli ülehulgas saanud ja ma teadsin seda. Põles stardistendil aeglaselt ära.

2. "Norm. Veidi õõnes."

Võimalikult täpselt retsepti 64:34:2 järgi tehtud eksemplar. Mootori töökambri valamisel oli see saanud õõnsam kui ette nähtud. Lisas pidevalt võimsust ja umbes viiendal töösekundil läks... pööras peagi üsna horisontaalseks ja läks Tallinna idapiirilt (suvel lasen ainult merele, aga talvel ka tühermaade suunas) kuhugi Lagedi suunas... mootor töötas ilmselgelt liiga kaua.

3. "Sinu ema."

Selle aupakliku nimetusega oli kõige raskem rakett, mootor pika torukujulise kere ninaosas. Katalüsaatoriteks raud ja väävel. Ette nähtud oli hoogne start suurest starditorust (kah papist) et torust väljumisel oleks piisavalt hoogu ja aerodünaamika seadused juba kehtiks. Põletas alumisest tropist (lühinägelikult nõrk) üle ootuste ruttu läbi, pudenes starditorust tagurpidi välja (varjusin veidi), sukeldus lumme ja põles seal lõpuni.

4. "Ainult väävel."

Katalüsaatoriks rauda polnud, ainult väävel. Muidu konfiguratsioon nagu esimesel ja teisel. Palju leeki ja eriti palju tossu, aga lendumineku jaoks vajalikku veojõudu ei arendanud. Arvestades et väävel lõhnab aga raud mitte, soovitaks vist rauda eelistada.

5. "Eilne päev."

Stendikatsete rongist mahajäänud mootorikest. Harrastas otsustavalt mitte süttimist, mina loobusin.

Järeldused:

- kütus on aeglase toimeline
- väävel ei anna olulist eelist
- düüsid olid vist liiga suured

Kuniks toorainet jätkub, üritan optimaalset töörežiimi otsida. Vähemalt ei olnud pettumust ja üks lendas ära. :)

ulmeKulgur · Post by **ulmeKulgur** » Wed Dec 17, 2014 2:42

Niipalju eelinfot, et sel aastal on plaanis katsetada Ca(NO3)2 ja KNO3 eutektilise (kergesti sulava) seguga.

Nimelt on mulle vahepeal saanut teatavaks, et KNO3 (sulamistemperatuur 334 C) ning Ca(NO3)2 (sulamistemperatuur 561 C) segatuna massisuhtes 54 / 46 sulavad äärmiselt madalal temperatuuril -- 145 C.

Seda on eelmiste katsetuste kütuse (fruktoosi) jaoks ilmselgelt palju. Tema hakkab juba 110 C juures karamelliseeruma. Ent juhtumisi sulab glükoos temperatuuril 146 C ja ei karamelliseeru enne 160 C saavutamist.

Seega tundub mulle perspektiivne püüda sulatada pliidist eemal, vabas õhus, õlivannis ja kaitseprillid ees nii glükoos kui oksüdeerijate segu, et sedaviisi saavutada paremini segunenud, kiirema põlemise ja parema veojõuga mootoreid.

Kogenumad raketiehitajad on soovitanud püüelda säärase segu poole:
KNO3 - 38 ühikut
Ca(NO3)2 - 32 ühikut [1]
suhkur - 35 ühikut
katalüsaator - 0.5 ühikut [2]

[1] siin on juba arvesse võetud, et tegemist on ebapuhta, hüdraatide ja ammooniumiooni jääkidega ainega, hüdraatidest lahti saada ei ole vajalik

[2] ikka seesama Fe2O3, üle 1 massiprotsendi pole mõistlik lisada, aga lisamata jätmisel ei lähe lendu

Aga, väga hügroskoopsed pidid need segud olema. Imevad õhust vett nagu lurinal sisse. :D Absoluutselt mitte kauasäiliv kraam.

P.S.

Ja üldse on eutektilisus jube äge nähtus! :D Tänu sellele on võimalikud metallisulamid, mis sulavad 62 C juures ning ülal mainutud soolasulamiga on mul suvel plaanis väga huvitav päikesekollektori katse. Nimelt on "päikesesool" (teda isegi kutsutakse selle nimega) just parasjagu kergelt sulav, et kollektoriga üles kütta (kõrgemad temperatuurid on ohtlikumad käsitleda) aga samas on ta sulamistemperatuur just piisavalt kõrge, et temaga turbiinile vett aurustada. Aga ei, ma päris elektrijaama ehitada ei plaani, mängu-eltrkijaamast piisab küll. :D

Erki.K · Post by **Erki.K** » Thu Dec 18, 2014 1:27

Kui suhkrut paljuks läheb siis kipub asi hirmsasti suitsema. Katseta fruktoosi asemel glükoosi äkki reaktsioon kulgeb paremini.

ulmeKulgur · Post by **ulmeKulgur** » Sun Dec 21, 2014 3:27

Tulen just uut segu proovimast... sulamispunkti kohta on kõik õige, see on ülimadal, aga blaah, see ei põle atmosfääri rõhul ja kaltsiumnitraadis on terve ookean hüdraate! :D

Natuke atmosfääri rõhust kõrgemal juba susiseb, aga jube aeglaselt.

Ja mis hügroskoopsust puudutab, siis ma parandan, ta pole mitte väga ega mega, vaid giga hügroskoopne. :P Võib-olla sobiks seda kõrbe piirkondades vee hankimiseks kasutada. :D

Ma käesoleval aastavahetusel proovitavais rakettides vist seda segu väga ei pruugi. Ma ei ole suurem asi põlemiskambri rõhkude arvutaja, ning nii rõhutundliku seguga toodaksin kardetavasti rakette, mis kas maa peal ära susisevad või tropid kärts ja mürts ära löövad.

Toimub sujuv taandumine eelmise aasta retsepti peale (täiustatud kujul). Võimalik, et proovin väikese Ca(NO3)2 sisaldusega kütuseid, kus selle aine lisamise ainus eesmärk on oksüdeerija vett lisamata sulamise saavutamine.

ulmeKulgur · Post by **ulmeKulgur** » Sun Dec 28, 2014 15:18

Kui vaid mootorid vahepeal hügroskoopsusest ei rikne, võib sel aastal päris head lendu saada... nimelt tulevad rakettidele 3D-prinditud sabad, millel on paari millimeetri paksusest savist kuumuskaitsega "aerodünaamiliselt korrektsed" düüsid. :D Kogu kupatus kaalub vaid 60% eelmise aasta omast.

http://freeimagehosting.nl/site2/image.php?di=B2QT

...kui ikka paar millimeetrit savi talub paari sekundit mootori tööd. Düüsidega juhtub nimelt alati huvitavaid asju. Kolleegidel Taanis, kes ainult tuhat korda suuremate (ei, pigem kümme tuhat korda suuremate) rakettidega jamavad, juhtus näiteks sügisel nii:

http://copsub.com//wp_blog/wp_content/u ... G_6649.jpg

ulmeKulgur · Post by **ulmeKulgur** » Thu Jan 01, 2015 3:26

Jess! Ära lendas kaks kolmest, retsepti üleskirjutus ja joonised tulevad siia foorumisse hiljem, kui kirja pannud olen.

Esimene ära lennanu tuli nii täpselt tagasi, et õnnestus ta lumest üles otsida. Analüüs toimub homme.

Teine kadus töötava mootoriga väheneva valgustäpina madalasse pilve ja enam näole ei andnud.

Kuna stardid öösel, kõrgust hinnata ei suuda.

särts · Post by **särts** » Thu Jan 01, 2015 4:25

Ootel.

särts · Post by **särts** » Thu Jan 01, 2015 4:26

Aga see kolmas?

ulmeKulgur · Post by **ulmeKulgur** » Thu Jan 01, 2015 13:26

(Hetkel olen vale arvuti ääres, jooniseid ei saa veel postitada.)

Kolmas kaldus stardivarda (ripplae kinnitusvarda, 4 x 1500 mm) pealt lahkudes nii järsult kõrvale, et suundus maasse. Kahtlustan kas halvasti prinditud (see oli ette teada, ma üritasin parandada) stardivarda küljes sõitmise aasa takerdumist, või põlemisgaaside leket külgsuunas (ta oli ainuke, mil nina ja saba olid liimiga tihendamata, kuna tahtsin tuttavale, kes kah stardil aitas, kokkupanemist demonstreerida).

Esialgne valges saadud info on, et savi tuli lõpuks düüside pealt ära, aga kuna düüsid on mõlemal kättesaadud raketil (esimesel ja kolmandal) üllatavalt terved, pean järeldama, et savi kaitses düüse ja ei lahkunud oma tööpostilt päris kohe. :P

särts · Post by **särts** » Thu Jan 01, 2015 15:00

Asi edeneb siis.

ulmeKulgur · Post by **ulmeKulgur** » Thu Jan 01, 2015 22:32

Siin on nüüd täielik üleskirjutus ehitusest ja joonised:

...ja siin on pildid lennult tagasi tulnud eksemplaridest:

Vasakul 7H (düüs 7 mm, mootor raske, nina disain eelmisest versioonist, ohutuse eesmärgil muutsin joonistes nina vahepeal ümaraks), lendas hästi. Paremal 9L (düüs 9 mm, mootor keskmine), põles külgsuunas läbi, kuna oli välitingimustes kokku pandud ja liimiga tihendamata. Küljel on näha läbipõlemisele iseloomulik auk ja ülespoole osutav reaktiivjoa jälg.

Pilve sisse sattus ja leidmata jäi 8L (düüs 8 mm, mootor kerge).

Siin on siis näha 7H pärast tööd (normaalrõhul) läbipõlenud saba:

...ja siin 9M stardi ajal läbi põlenud saba:

ulmeKulgur · Post by **ulmeKulgur** » Thu Jan 01, 2015 22:58

P.S. Ja tegelikult peaks neid saama päris hästi säraküünalde abil süüdata.

ulmeKulgur · Post by **ulmeKulgur** » Thu Dec 31, 2015 2:11

Proovilennuks valmis, aga sellel aastal tuleb ainult 2 raketti.

Üks on seevastu tuntavalt massiivsem kui eelmisel. Ohutuse mõttes, puhuks kui on toimunud arvutus- või ehitusvigu, toimub start mere suunas. Papp, savi ja maisitärklisest bioplastik ei reosta ülemäära. Andureid ega raadiosaatjat kaasa panna ei suuda / raatsi, sest meri neid tagasi ei annaks, ja töö pani nende ehitamiseks vajaliku aja nahka.

Uusi kütuseid seekord ei proovi, küll aga uut kütuse geomeetriat. Suurema raketi kütus peaks saama torukujuline, nii et põleb mitte ainult seest, vaid samal ajal ka väljast. Düüs on selle jagu suurem arvutatud.

ulmeKulgur · Post by **ulmeKulgur** » Sat Jan 30, 2016 13:34

P.S. Lisaksin juurde ühe sel aastal (rakett lõi ülerõhust ülemise tropi ära ja kütus lendas ilma raketita minema kahjuks - seega torukujulne kütus mis igalt poolt põleb, on pigem liiga kiire) täheldatud asja - nimelt et epoksiidi määrimine savi pinnale on OK ja sellel pole kahjulikke kõrvaltoimeid. Pigem töötab ta ablatiivse kaitsekihina savi peal (aurustub kuumuse käes) ja soodustab düüsi koospüsimist järsul temperatuuri tõusul. Mina sain oma läbipõlenud raketi niisugusena kätte sel aastal, et düüsi oleks võinud kasvõi uuesti kasutada (aga muu oli läbi mis läbi, nii et praktilist uuskasutust ei olnud võimalik harrastada).

ulmeKulgur · Post by **ulmeKulgur** » Fri Dec 30, 2016 0:46

Jälle uus aasta lähenemas, jälle uued plaanid. :)

Seekord siis on mõttes proovida järgmist:

- ühe raketi ninakuplis GPS vastuvõtja, nööp-patarei ja Hiina raadiomodem
- õhemalt prinditud osad (kahe trükikihi paksused stabikad, täite tihedus 0.2)
- epoksiidiga lamineeritud savi, vähem savi
- uus eriti jäik stardirööbas (alumiiniumist 2.1 meetrine liugukse siin)
- äratõuge silindri ja kolvi efektiga (rakett = silinder, labidavars = kolb)

Röögatu suurt raketti nagu eelmisel aastal seekord ei tee. Kui pisemad hästi lendavad, ehk siis teeb millalgi kui lumi maha on tulnud. :)

Erki.K · Post by **Erki.K** » Sat Dec 31, 2016 15:04

Kuidas see silindri ja kolvi efektiga äratõuge välja peax nägema? Tundub huvitav süsteem aga praegu ei kujuta ette vaimusilmas kuidas see välja näeb.

Väljalöögi lahendust olen küll näinud sellist ehk "Piston ejection"

ulmeKulgur · Post by **ulmeKulgur** » Tue Jan 03, 2017 3:48

Minu oma nägi säärane välja, et düüs paiknes raketi keskosas, ja pärast keskosa tuli veel tükk maad õhemast papist sabatoru, mille lõpus olid stabilisaatorid. :) Selle sobitasin labidavarre peale ja süüte andsin külje pealt düüsi sisse. Labidavars oli kolb ja rakett ise oli silinder. :)

Ainult et, uue aasta rakettide töökindlus oli 50% ja modemiga kapslit ei julgenud raketi peale panna. Põhiprobleem oli kõverused sobitamisel (liiga mitmest jupist pappkonstruktsioon on ebatäpne), kütuse ebatäpne valamine ja düüside ebatäpne suurus (savi pealepanemine on käsitöö).

Ma arvan, et Hiina uusaastaks valmib teistsuguse disainiga mootor. :) Esmakordselt teen metallist mootorit kusjuures - alumiiniumist kest ja vasest düüs, tagapool teflonteibist tihend, ees 3D prinditud plast + savi tihend, mis ülerõhu korral järele annab. Enne põhjalikud stendikatsed, siis proovilend ilma modemita, ja siis päris lend... kõik lennud eriti suurelt lagedalt kohalt. Langevari on kah olemas, aga kuidas ma selle avan, veel ei tea - kuna modem on õrn, siis jõhkralt püssirohuga avada ei tahaks. Tahaks avada peenmehhaaniliselt, selle jaoks on üks idee, aga ma enne ei paku kas töötab, kui testinud pole. :D

Ma loodan, et see töötab, aga kui jah, siis ma jään papist mootoreid natuke taga igatsema, sest nendega ei pidanud nii suuri lagendikke leidma...

Erki.K · Post by **Erki.K** » Wed Mar 08, 2017 23:48

Kas on juba mõni üles ka lennanud nende viimaste mootoritega?

ulmeKulgur · Post by **ulmeKulgur** » Fri Mar 10, 2017 13:18

Paraku on olnud sedasi, et vana disaini puudused tulevad ilmsiks ja uus läheb alustamisele veel enne vana lendulaskmist. :D Ehk, järjest disainin ümber. :)