Другие страницы сайта

Ракеты на топливе из карамельной бумаги.

Изготовление и запуск любых ракет опасно, но эта технология самая безопасная и простая из мне известных. Она подходит для начинающих, для занятия ракетостроением вместе с детьми или ракетомодельных кружков.

Запуск доставляет большое удовольствие, поскольку ракета достаточно безопасна, далеко отходить нет необходимости и можно наблюдать в деталях весь процесс старта. Взлетает она неспешно (хотя некоторые конструкции бывают довольно шустрые), с сильным шумом и дымом. Ракеты диаметром 12 - 20 мм. и длиной 10 - 20 см. способны подниматься на 50 - 100 м.

Эта технология позволяет делать ракеты разного размера и диаметра. Красивые, крупные модели со стабилизаторами запускаемые со штыря и простые с палочкой-хвостом и стартом из бутылки или из трубы от пылесоса которую держишь в своих руках (незабываемые ощущения 8-) Ещё одно, немаловажное для многих, достоинство этой технологии - возможность заниматься ракетостроением совершенно без шума и пыли, не беспокоя членов семьи, даже если они спят!

Как же делается сие чудо? Очень просто, а главное совершенно безопасно!

Посмотреть запуски таких ракет: (​видео 1) (​видео 2) (​видео 3) (​видео 4) (​видео 5) (​видео 6) (​видео 7) (​видео 8).

Начнём с топлива.

Потребуются: селитра, сахар (песок), бумага (газеты). Можно использовать любую селитру:

• КАЛИЙНАЯ СЕЛИТРА: KNO3 - нитрат калия, калий азотнокислый, калиевая селитра, индийская селитра (подходит по всем параметрам).

• НАТРИЕВАЯ СЕЛИТРА: NaNO3 - нитрат натрия, натрий азотнокислый, чилийская селитра (при повышенной влажности может отсыревать)

• АММИАЧНАЯ СЕЛИТРА: NH4NO3 - нитрат аммония, аммоний азотнокислый, аммониевая селитра, азотное удобрение (рецепт с преобразованием)

• КАЛЬЦИЕВАЯ СЕЛИТРА: Ca(NO3)2 - нитрат кальция, кальций азотнокислый, известковая селитра, норвежская селитра (рецепт с преобразованием)

1. Возьмите какую ни будь ёмкость подходящего размера для мерки (колпачок, пузырёк, стакан, банку или ведро В первый раз не делайте много! Если селитра в гранулах крупнее гречки, перед отмериванием измельчите её до крупности поваренной соли. Сахар отмеривается в виде песка. Отмеривать нужно следующим образом: Наберите полную мерку с горкой и прижмите её для уплотнения (усилием руки), досыпьте и снова прижмите. Когда содержимое перестанет уплотняться, сгоните лишнее ровно по краю мерки линейкой или корпусом карандаша. Это и будет одна мерка (в скобках указаны проценты по весу).

   Для калийной селитры: 
   3 селитра + 1 сахар
   Последовательность действий: 
   Отмерить: 3 селитры (80%), 1 сахар (20%) и в 3 раза больше воды (12 мерок, 300%).
   Нагреть помешивая до полного растворения.
   Раствор готов.
   

   Для натриевой селитры: 
   2 селитра + 1 сахар
   Последовательность действий: 
   Отмерить: 2 селитра (70%), 1 сахар (30%) и в 2 раза больше воды (6 мерок, 200%).
   Нагреть помешивая до полного растворения.
   Раствор готов.
   

   Для аммиачной селитры с преобразованием в натриевую: 
   2 селитра + 2 сода пищевая (NaHCO3) или 1 сода стиральная (Na2CO3) + 1 сахар
   Последовательность действий: 
   Обеспечить хорошую вентиляцию!
   Отмерить: 2 селитры (40%), 2 соды пищевой (45%) или 1 стиральной и в два раза больше воды (8 или 6 мерок, 200%).
   Перелить в любую подходящую ёмкость и отметить уровень.
   Кипятить около часа пока запах аммиака почти не пропадёт.
   Снова перелить в ёмкость с отмеченным уровнем и долить воду до отметки.
   Добавить 1 часть сахара (15%).
   Раствор готов. 
   Чтобы не портить воздух в комнате аммиаком выделяющемся в результате реакции с содой, готовить под вытяжкой или на открытом воздухе! Если такой возможности нет, банку с раствором можно выставить за окно на подоконник. Для подогрева можно использовать маленький кипятильник.
   

   Для аммиачной селитры с преобразованием в калийную: 
   3 селитра + 3 хлористый калий (KCl) или 1 углекислый калий (поташ) (K2CO3) или 1 сульфат калия (K2SO4) + 1 сахар
   Последовательность действий: 
   Отмерить: селитру, калий и в два раза больше воды.
   Перелить в любую подходящую ёмкость и отметить уровень.
   Кипятить около часа.
   Снова перелить в ёмкость с отмеченным уровнем и долить воду до отметки.
   Добавить 1 часть сахара.
   Раствор готов.
   

   Для кальциевой селитры с преобразованием в натриевую или калийную: 
   3 селитра + 3 сода пищевая или сернокислый калий или сульфат калия + 1 сахар
   Последовательность действий: 
   Отмерить: 3 селитры, 3 соды или калия и в два раза больше воды (12 мерок).
   Нагреть помешивая. Раствор станет мутно-белым.
   Дать отстояться. Образовавшийся мел выпадет в осадок.
   Аккуратно слить раствор селитры с осадка.
   Осадок выбросить.
   Добавить в раствор 1 часть сахара.
   Раствор готов.
   

2. Пока раствор готовится можно нарезать бумагу. Возьмите газету и нарежьте листами примерно в половину тетрадного. Не нужно брать более плотную бумагу, она может не пропитаться как следует или слишком рыхлую - салфетки, бумажные полотенца. Топливо на такой пористой основе будет склонно к взрыву. Старая газета подходит лучше всего.

3. Для удобства переливаем горячий раствор в широкую ёмкость, например сковороду и опускаем в него листы по одному. Не вынимая старые, вкладываем новые до тех пор пока есть чем их смачивать. Не надо спешить, следите чтобы листы полностью смачивались. Можно переворачивать пачку время от времени или отделить и выложить уже хорошо пропитавшиеся листы, если так удобней. В итоге у нас получается пачка мокрой бумаги. Если планируется сделать много топлива, можно расстелить газеты в один слой и хорошо смочить их из брызгалки. Оставшийся раствор можно сохранить.

4. Теперь надо высушить наше богатство! Я это делал раскладывая листы на множестве полиэтиленовых пакетов. Можно взять рулон пакетов для мусорного ведра, если вы пользуетесь такими, а после смотать обратно и использовать по назначению. Почему полиэтилен? Во первых чтобы ничего не пачкать, во вторых раствор должен остаться на бумаге, а не впитаться в то на чём вы разложите всё это дело. Окончательно досушить можно под солнцем или на батарее. Не в коем случае не сушите над огнём или лампой накаливания! В крайнем случае можно досушить проглаживая листы утюгом приняв меры предосторожности на случай возгорания! Сухую карамельную бумагу можно хранить неограниченно долго и использовать по мере необходимости.

Если сжечь для проверки сложенный несколько раз или скрученный в рулон 5-ти сантиметровый кусок карамельной бумаги, он должен активно сгореть примерно за 3 - 5 сек. с "неоновым" пламенем: (​видео 1), (​видео 2). В один слой может гореть неустойчиво и даже гаснуть.

== Изготовление корпуса и сопла. ==

---

Потребуются: бумага, болванка круглого сечения, гвоздь или сверло, нитки. Очень хорош для корпуса пергамент. Он прочный на разрыв и жаростойкий. Корпус из него можно делать тоньше и он будет лёгкий. Так же подходит калька (желательно не вощёная если корпус будет проклеенный). Она конечно тонкая, но нужно просто наматывать больше витков для получения необходимой толщины. Еще можно использовать упаковочную крафт-бумагу. Даже обычная офисная бумага пойдёт, а вот рыхлая бумага из тетрадей уже не годится.

Для намотки корпуса найдите любую круглую трубку или палку диаметром 12 - 20 мм. На столе я вижу разные одноразовые шприцы (очень полезная вещь для всяких поделок). Если срезать упоры для пальцев их корпуса вполне можно использовать. Итак, берём полосу бумаги и накручиваем на нашу болванку. Клей для таких простых корпусов не используем.

Если в дальнейшем захотите сделать более прочный движок для большой ракеты, используйте силикатный клей (жидкое стекло) на половину разведённый водой.
Этот клей обладает одной полезной особенностью, выдерживает высокую температуру ещё более упрочняя корпус двигателя. ПВА тоже подойдёт. Технология проклеивания очень проста, но имеет свои тонкости:
Ложем полосу бумаги перед собой и начинаем накатывать на болванку прижимая её к поверхности на которой она лежит. Чтобы на болванку не попал клей и её можно 
потом легко снять, надо сделать 1,5 оборота на сухо, то есть болванка полностью закроется бумагой и пойдёт второй виток. Теперь наливаем на бумагу лужицу клея и размазываем по всей ширине перед болванкой, можно прямо пальцем. Вся остальная часть листа остаётся сухой! Накатываем дальше и следим чтобы перед болванкой
 по бумаге гнался сплошной валик клея без прорех. При необходимости подливаем и распределяем его. 
     Или наоборот, размажте клей по всему листу и подождите чтобы бумага размокала. Потом накатать бумагу и после прокатать ещё под нажимом чтобы удалить воздушные зазоры. В этом варианте могут быть трудности со снятием с болванки. Если есть пищевая плёнка, предварительно оберните ей болванку. Это должно облегчить снятие корпуса. 
     И ещё маленькая хитрость, край листа которым будет заканчиваться намотка корпуса, можно срезать наискось, отступив 5 - 10 см. со стороны носа и 0 см. со стороны сопла. Так намотка закончится не краем листа вдоль всего корпуса который придётся подклеивать чтобы он не оттопыривался, если корпус непроклеенный, а будет обвиваться плотно прилегающей спиралью. При этом получится лёгкий корпус переменной толщины! Со стороны сопла толще, а к носу, где воздействие высокой температуры длится не так долго как у сопла, будет постепенно утончаться. Степень этого утончения будет зависеть от угла среза, не переусердствуйте.

Ну вот, у нас намотано без клея по этому временно закрепим несколькими витками ниток что бы он не размотался, пока мы будем делать сопло. Для этого сдвигаем корпус на 2 - 3 сантиметра с болванки и формируем сопло:

​Видео: процесс изготовления. Да-да не удивляйтесь, сопло формируется из материала корпуса и представляет с ним единое целое! Болванка будет легче сдвигаться если её проворачивать в обратную сторону. Теперь сминаем освободившуюся часть корпуса равномерно с четырёх сторон формируя знак плюс или жало крестовой отвёртки. Затем, с помощью плоскогубцев, загибаем концы в одну сторону как у свастики (при этом помним что это не фашистская символика, а древний символ солнцеворота Если плохо сминается, можно обмакнуть в воду или лучше силикатный клей. Когда немного сформируется, вставляем в центр гвоздь или сверло подходящего диаметра гладким концом для формирования канала сопла. Диаметр таких сопел для этого топлива рекомендуется делать в 6 раз меньше внутреннего диаметра двигателя, то-есть: диаметр сопла = диаметр болванки на которой делался двигатель поделить на 6. Удобно использовать вязальную спицу которая вставляется со стороны болванки, если она является трубкой. Тогда канал получается хорошо соосным корпусу так как спице некуда особо отклоняться. Окончательно обжимаем сопло вокруг стержня, поворачивая плоскогубцы по ходу лучей и закрепляем, намотав хорошо натягивая в несколько раз сложенной ниткой, поясок шириной 5 мм. (как на рисунке ниже), вот и всё! Ну конечно подрезать ровненько край, подуть на ладонь чтобы проверить не сифонит ли в сторону, поправить… Можно оставить припуск побольше и развальцевать край сопла не обмотанный ниткой в форме конуса дюзы. Тогда получится совсем правильное сопло.

Так, а сколько же наматывать бумаги?! Если намотать слишком толсто, не сможете сформировать сопло, да и тяжёлый получится. Если корпус будет тонковат, ракеты после старта будут лопаться или прогорать. В идеале, если найденный после полёта корпус будет цел, но очевидно что ещё один полёт не выдержит. Ориентировочно толщина стенки должна быть в 4 - 5 раз меньше внутреннего диаметра корпуса (3 листа А4 на корпус диаметром 15 мм.). Длины 10 - 15 см. для первых ракет вполне достаточно.

Для проклеенных корпусов или внутренним диаметром больше 20 мм. рекомендуется использовать другие виды сопел: 
* Глина или бентонит (наполнитель для кошачьего туалета). [http://pirotehnika-ruhelp.com/index.php?/topic/157-prigotovlenie-sostava-dlia-zaglushek/ Подробное описание >>>].
* Гипс (алебастр) - увлажнить водой с силикатным клеем и сразу забить. Перед этим можно промазать стенки гильзы силикатным клеем.
* Цемент/Гипс 3:1 по технологии [http://kia-soft.narod.ru/interests/rockets/motors/actek/actek.htm#nozzle Kia-Soft.]
* Монета за небольшой перетяжкой. [http://candypaper.100ms.ru/data/20100314001445/140320101304.jpg Фото ›››]
* Бессопловые. Требуется зажигание в глубине канала (заполнить его гранулированным вышибным порохом или вставить до упора стопин в оболочке и уплотнить туда комок КБ или селитровки).
Диаметр таких сопел можно делать в 4 - 5 раз меньше внутреннего диаметра двигателя.

Для таких двигателей (торцевого горения), чтобы увеличить тягу нужно уменьшать диаметр сопла или увеличивать диаметр двигателя. Если сразу после старта ракета взрывается, нужно увеличить толщину корпуса или диаметр сопла, делать бронировку рулона.

Сборка двигателя.

Приступайте к сборке только после того как всё полностью высохнет'''

Последовательность сборки:

1. Всыпаем внутрь корпуса немного нарезки из КБ.
2. Вкладываем топливные рулоны.
3. Вминаем смятый в комок бумажный пыж.
4. Заминаем внутрь часть витков корпуса.
5. Ещё пыж.
6. Обжимаем и завязываем нос.
7. Крепим стабилизатор.
8. Ставим зажигание.

В двигатель карамельная бумага вкладывается в виде плотного рулона. Возьмите первый лист. Сразу начать скатывать его в рулон трудно, по этому мы начинаем с перегибов. Загибаем пару сантиметров, потом эту пару сантиметров складываем пополам. Ещё и ещё. Дальше уже можно начать скатывать. На первых сгибах бумага может ломаться, но это не страшно, продолжайте загибать её пока не станет возможно начать скатывать. Когда лист закончится берите следующий и продолжайте скатывать в рулон в ту же сторону. И так скатываем рулон пока его диаметр не станет чуть меньше внутреннего диаметра двигателя для которого он предназначен. Но не переусердствуйте, пусть лучше он будет свободно входить и выниматься, чем заклинится посередине! Закрепляем рулон ниткой или скотчем. Торцы готового рулона ровно срезаем ножом как сигару. У нас получился топливный рулон. Такими рулонами мы и заполним двигатель почти на всю длину.

Для ракет внутренним диаметром больше 15 мм. В топливных рулонах лучше оставлять канал небольшого диаметра (накатывать на какой либо стержень). Этот канал должен стабилизировать горение и сгладить плевки пеплом которые могут вызывать взрыв двигателя.
Чтобы снизить вероятность взрыва из-за воспламенения верхнего торца или слишком быстрого продвижения фронта горения по внешней поверхности топливного рулона, рекомендуется делать бронировку: Обернуть всё кроме нижнего торца парой слоёв бумаги или скотчем.
Чтобы дополнительно уменьшить тепловую нагрузку на корпус, бронировку можно сделать фольгой, но не более пары витков иначе снизится тяга.
Чтобы уберечь топливо от отсыревания, топливные рулоны можно полностью заворачивать в пищевую плёнку.
Чтобы усилить искровый хвост (форс) для запусков в тёмное время суток, перед скатыванием рулона карамельную бумагу нужно слегка посыпать серой.

Чтобы ракета уверенно стартовала, торец топливного рулона должен загореться сразу по всей площади. Для этого, перед тем как вставлять первый топливный рулон в корпус, кидаем туда немного (на 2-5 мм.) нарезки из КБ. Перед завязыванием носа, уплотняем внутрь комок туалетной бумаги, подцепляем изнутри корпуса часть витков и заминаем внутрь. Можно добавить ещё пыж.Нос двигателя / ракеты формируем из оставшихся стенок корпуса и обжимаем так же как сопло, только без канала, лишнее обрезаем.

Для проклеенных корпусов верхнюю заглушку можно делать из фольги или из смоченной силикатным клеем туалетной бумаги, но тогда перед ним нужно вставить небольшой пыж из пищевой или обычной плёнки от пакета чтобы топливо не отсырело от клея. В этом варианте обжим корпуса не делается, а ставится обтекатель в виде бумажного конуса.

Сделать ракету, это только полдела, её ещё надо запустить! Поджечь топливо через узкое отверстие сопла не так-то просто. После сборки, заполняем сопло составом от спичек или зажигательной смесью или вставляем стопин или запал предварительно подготовив шилом для него место. Если сопло просто заполнено зажигательной смесью, мажем срез сопла клеем Момент или БФ но так чтобы он не попал на саму смесь. Кладём сверху фитиль так, чтобы он полностью накрыл сопло и приклеился. Таким образом фитиль плашмя полностью закрывает сопло и смесь не высыпается, а сам он находится снаружи сопла что позволяет ему не погаснуть. Не используйте КБ чтобы провести огонь внутрь корпуса. Она горит на открытом воздухе, но легко гаснет в узком канале сопла! Для этого может подойти только селитровка сделанная на натриевой селитре (аммиачка + сода).

А можно делать ракеты вообще без сопла! В этой схеме топливный рулон горит не вдоль с торца, а изнутри от канала к внешним стенкам сразу вдоль всего рулона (канальное горение).
Чтобы получить канал, рулон наматывается на стержень, после его удаления останется пустой канал. Его надо сделать несквозным. Для этого в канал забивается пыж из несколько смятых комков КБ.
Что бы его не выбило, рулон в этом месте сверху можно обжать тонкой верёвкой. Для зажигания, в канал на всю длину до упора помещается [wiki:Store#stopin стопин] в оболочке.
Остаётся незакрытым только 1 см. в конце стопина, чтобы топливо зажглось в самой глубине канала, а выходящее пламя зажжёт всю поверхность канала. За тем, уплотняем в канал комок КБ или селитровки для закрепления стопина. 
[wiki:Elast Электрозапалом] также нужно поджигать канал в самой глубине рулона (противоположном соплу конце).
Такой топливный рулон вкладывается в корпус без сопла. 
Там его нужно закрепить с помощью любого клея, иначе его выплюнет. В принципе можно обойтись вообще без корпуса просто обмотав этот рулон скотчем!
По совету Connecta: "Нужно наматывать рулон проклеивая его декстриновым или крахмальным клейстером с добовкой селитры (растворить в воде декстрин или крахмал с селитрой 1:1 и нагреть до кипения). Как проклеишь ставишь сушиться на 2 дня, за это время рулон станет каменный."
Параметры такого канального двигателя регулируются:
* Тяга - длиной канала. Чем длиней канал, тем больше тяга.
* Продолжительность работы - диаметром топливного рулона.

Стабилизаторы.

Самым простым стабилизатором является палочка (рейка) прикреплённая к корпусу. Можно найти что ни будь подходящее, но лучше сделать. Скатать лист бумаги в трубку небольшого диаметра. Или сделать ту же трубку по другому. Накручивать полосу бумаги шириной 2 - 3 см. под небольшим углом, то есть как бы наискосок на любом подходящем стержне небольшого диаметра. По мере накручивания получается всё удлиняющаяся бумажная трубка. Её можно сдвигать по стержню и накручивать дальше. Величиной шага намотки регулируется толщина. Таким образом можно сделать лёгкий, трубчатый стабилизатор нужной длинны. Такой реечный стабилизатор должен быть в 3 раза длиннее самой ракеты и не переламываться если держать ракету за него горизонтально. Чтобы он не перегорел его можно защитить намазав со стороны сопла силикатным клеем который создаст термоизолирующее покрытие. Применяется в одноразовых ракетах и позволяет производить запуск из бутылки или трубы. Для ракет запускаемых со штыря обычно используются плоские стабилизаторы. Но и здесь можно "выпендриться" и применить нестандартное решение (смотри картинку). Такое расположение крыльчаткой намного упрощает крепление. Стабилизаторы просто приклеиваются плашмя, при этом их плоскость автоматически становится параллельна корпусу и направлению полёта! Только из эстетических соображений нужно постараться расположить их равномерно.

Это легко сделать с помощью полоски бумаги. Оборачиваем её вокруг корпуса и ставим на ней метку там, где она начинается. Это будет длинна диаметра который надо разделить на три части. Кладём полоску на стол, меряем линейкой, делим эту цифру на три и ставим ещё две отметки. Опять оборачиваем вокруг корпуса и ставим на нём метки напротив отметок на полоске. Наверно проще и лучше делать четыре стабилизатора. Они просто клеятся друг против друга. (В дальнейшем эту схему расположения стабилизаторов можно использовать для создания авторотационной системы спасения ракеты.)

Так же в качестве стабилизатора и для увеличения тяги, интересно использовать эжектор. Проверить работу стабилизаторов можно привязав полностью собранную ракету за корпус верёвочкой так, чтобы она висела горизонтально (в центре тяжести) и подвесить перед вентилятором или покрутить её за верёвочку вокруг себя как кордовую модель. Если ракета будет уверенно стабилизироваться носом вперёд, всё в порядке. А если будет вращаться или вообще лететь хвостом вперёд, значит площадь стабилизаторов недостаточна.

Техника безопасности.

Начиная делать пиротехнику вы должны понимать что берёте на себя ответственность за безопасность себя и окружающих.

Не испытывайте даже запала при открытых ёмкостях с смесью или неубранным топливом. Искра может отскочить именно туда!

Подходите к незагоревшейся ракете не ранее чем через 5 минут. Затем постучите по ней, если увидите отлетающие искорки не берите! Если ничего нет, смочите палец слюной и коснитесь сопла. Не дуйте в сопло и вообще старайтесь не направлять ракету соплом себе в лицо.

Должен предупредить об одной особенности этого топлива. Не делайте никакого пиротехнического заряда сразу за топливным рулоном из КБ. Он срабатывает тут же после старта и ракета взрывается. Для пиротехники или модельных двигателей используйте топлива описанные на следующей странице: >>> Кладовка.

Полезные советы.

Как определить высоту полёта ракеты? Можно сравнивать с высотой домов:

• 5-ти этажка ~ 15 м.
• 9-ти этажка ~ 30 м.
• 14-ти этажка ~ 50 м.
• Две 14-ти этажки поставленные одна на другую ~ 100 м.
• и т. д.

Как прикрепить кольца для запуска со штыря? Берём кусок проволоки без пластиковой изоляции. Скручиваем посередине кольцо, например с помощью ручки так, чтобы оно получилось больше диаметра штыря и могло свободно по нему двигаться. Оставшимися концами обнимаем корпус ракеты и скручиваем концы проволоки с противоположной стороны, как бы в противовес кольцу.

Где купить селитру? Спрашивать в магазинах для садоводов, огородников, цветочных как удобрение.

Где купить серу? Сера продаётся в зоомагазинах как прикормка для животных.

Что означает этот термин, сокращение?
КБ - Карамельная Бумага. Газетная бумага пропитанная раствором селитры и сахара.
Селитровка - газета пропитанная раствором одной только селитры.
Карамель - смесь селитры и сахара.
СС - Серебряный Сёрфер. Смесь селитры, угля и алюминия.
СП - Серый Порох. Смесь селитры, угля и сахара.
ЧП - Чёрный Порох. Смесь селитры, угля и серы.
БП - Бессерный Порох. Смесь селитры с углем.
ПМ - Пороховая Мякоть (смесь компонентов в виде порошка).
Мякоть - смесь компонентов в виде порошка.
Стопин - несколько ХБ нитей покрытых пороховым составом.
МРД - Модельный Ракетный Двигатель.
ССР - Система Спасения Ракеты.
Пирка - пиротехника.

Зачем нужен канал и как его делать? Канал делается в самой пиротехнической смеси, обычно сверлением (со стороны сопла). Это делается для того, чтобы увеличить площадь горения и соответственно объём газов в случае, когда скорость горения смеси недостаточна для получения нужного объёма газов в единицу времени. Чем длинней канал, тем выше давление. Зажигание инициируется в самой глубине канала стопином в оболочке (квиком) или злектрозапалом.

By 790