Найголовніше в ракетобудуванні, на думку легендарного конструктора ракетних двигунів академіка Валентина Глушка, - саме двигуни. Його фраза «Якщо є ракетний двигун, то до нього хоч паркан прив'яжи - він полетить!», Мабуть, одна з найбільш цитованих в галузі. Щоб ви не повторювали всі наші помилки молодості, головний конструктор по системам управління «Лін Індастріал» Андрій Суворов розповість, як зробити один з найдоступніших, безпечних і ефективних домашніх ракетних двигунів, що працюють на карамельному паливі. Всі починали з цього.
Поговоримо про класику
Класикою ракетомоделістів називають паливо, що складається по вазі з 35% сорбіту і 65% калійної селітри, без будь-яких добавок. Це паливо досить добре вивчено, має характеристики не гірше, ніж у чорного пороху, але виготовити його набагато простіше, ніж правильний порох.
Для класики годиться тільки калійна селітра. Якщо ви не знайдете її в продажу, доведеться виготовити самостійно з натрієвої або аміачної і сульфату або хлориду калію. Все це легко купити в магазинах, що торгують мінеральними добривами. Раніше в фотомагазинах продавали ще поташ (карбонат калію), він теж годиться для отримання калійної селітри з аміачною. При змішуванні гарячих насичених розчинів натрієвої селітри і хлориду калію калійна селітра відразу випаде в осад. Саморобну селітру доведеться очистити перекристаллизацией, для цього її потрібно розчинити в невеликій кількості гарячої кип'яченої води, профільтрувати через вату і поставити розчин в холодильник. Потім злити розчин, селітру висушити на батареї, а потім і в духовці при приблизно 150 ° C одну-дві години. Тут головне - дотримання температурного режиму. При більш високій температурі селітра розплавиться і стане непридатна до подальшого процесу.
Сорбіт (замінник цукру) продається і в аптеках, і в продуктових супермаркетах. Температура плавлення чистого сорбіту - 125 ° C, і по цій температурі його можна відрізнити від моногідрату сорбіту, який іноді продається теж під виглядом сорбіту. Моногидрат плавиться при 84 ° C і для палива не годиться.
Незважаючи на несерйозну назву, карамелеве ракетне паливо - це в першу чергу ракетне паливо, і поводитися з ним треба шанобливо. Перше і головне правило техніки безпеки - ні в якому разі не готуйте карамель на відкритому вогні! Тільки електроплитка з закритим нагрівачем і регулятором температури. Якщо немає підходящої електроплитки, можна скористатися звичайним праскою, тільки потрібно зробити підставку, яка утримує його в перевернутому положенні, підошвою вгору. Положення регулятора «три крапки» відмінно підходить для виготовлення карамелі. Швидкість білої струменя вихлопу на цьому знімку набагато більше кілометра в секунду! На жаль, сама ракета не так швидка, але зате не дуже складно шукати її після приземлення
Не слід відмірювати компоненти на вічко або за обсягом - тільки на вагах. На вигляд купки в 35 г сорбіту і 65 г калійної селітри за обсягом майже однакові. І це нам на руку, так як легше змішувати паливо. Якщо селітра велика, її доведеться розтовкти в ступці або змолоти в кавомолці. Але не перестарайтеся: кристалики повинні бути як у дрібної солі - якщо змолоти селітру в пил, з паливом буде важко працювати, тому що воно стане занадто в'язким. 20 секунд - то що треба.
Тепер можна змішати порошки селітри і сорбіту і викласти шаром не більше сантиметра товщиною на сковороду. Бажано заважати суміш безперервно. Для перемішування зручно використовувати дерев'яну паличку від ескімо. Поступово сорбіт почне плавитися, через деякий час, у міру перемішування, порошок перетвориться в однорідну субстанцію, схожу на рідку манну кашу. У розплавленому сорбите частина селітри розчиняється, тому готове паливо залишається досить рідким і при 95 ° C. Перегрівати паливо не слід, тому що при 140 ° C розчинність селітри стрибком збільшується і так само, стрибком, збільшується в'язкість цього складу.
Як тільки останні грудочки селітри розмішені, паливо готове - тепер його треба заливати в форму. Ідеальна простота! Добре б і двигун зробити максимально простим, і такий варіант існує - якщо не потрібні рекордні параметри, кращим стає бессопловік. Він складається тільки з корпусу і заряду. Незважаючи на те що без сопла частина енергії палива витрачається даремно, за рахунок економії ваги корпусу і сопла можна залити більше палива і компенсувати втрати.
Для корпусу знадобиться картонна трубка з товщиною стінок 1-2 мм. Діаметр її може бути від сантиметра до трьох, але для перших дослідів краще брати не найменшу, так як з маленькими двигунами незручно працювати - і паливо застигає швидше, і складно його упакувати в маленьку трубку. Довжина її повинна бути в 7-15 разів більше діаметру. Можна і в 20, але заливати паливо вже дуже незручно.
Ще потрібно стрижень для формування каналу в паливі - в двигунах на карамелі паливо горить по поверхні каналу, а не з торця заряду, у торця не вистачає площі. А для центрування стрижня потрібно дерев'яна або пластикова бобишка, що підходить по діаметру і до картонної труби, і до центрального стрижня. Діаметр каналу повинен бути приблизно втричі менше внутрішнього діаметра труби.
Приблизно через шість годин - поки паливо ще м'яке - потрібно вийняти бобишку і стрижень. Залишилося зробити заглушку з епоксидної смоли там, де була бобишка: на оголену поверхню палива наклеїти гурток скотча, щоб прикрити канал, і зі скотчу зробити бортик навколо картонної трубки, після чого залити туди епоксидну смолу з затверджувачем. Рівень смоли повинен бути на 0,5 см вище краю трубки, щоб смола вбралася в торець. Іноді ще роблять три-чотири отвори діаметром 3 мм, у вільній від палива частині трубки, щоб епоксидна пробка краще трималася. Після затвердіння клею двигун до запуску готовий. Для його займання відмінно підходять китайські «електричні сірники», що продаються в інтернет-магазинах, треба лише подовжити дроти і вставити запал в двигун до упору, до епоксидної заглушки - при загорянні двигуна в середині, повної тяги він не видасть.
Але, політавши на «класиці», ракетолюбітель часто відчуває потребу її якось удосконалити. Тут і починається винахід різних складів і технологій. Чарівне слово «перхлорат» хвилює серця конструкторів-самодельщиков. Але безпосередньо замінити нітрат калію на перхлорат калію не вийде - паливо матиме інші характеристики. Без третього компонента - каталізатора - склад демонструє пульсуюче горіння аж до вибуху. А з каталізатором плавити паливо небезпечно, ось і доводиться використовувати вакуумне пресування з підігрівом та іншу екзотику, більшості любителів недоступну. У злітати ракеті використовувалося покращене паливо на базі сорбіту. Але заради поліпшення енергетики (питомої імпульсу) нітрат калію був замінений перхлоратом калію. Така заміна зажадала введення ще двох компонентів - каталізатора, стабілізуючого горіння, і активованого вугілля, що затримує теплове випромінювання.