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喷管若是不固定好很容易就会飞出去

  原题目:模子固体火箭策动机手艺【为初学者编写】

  媒介

  不知不觉中我玩模子火箭也快有一年了,置信有良多人战我一样,正在这个历程中履历过各类各样的失败,然后不竭改良手艺,最终体验到本人的火箭一飞冲天的欢愉。真的,咱们有这个快乐喜爱是很罕见的,可以大概降服坚苦并下去是更罕见的,有良多初学者刚起头没有经验,履历良多失败后便没了殷勤得到了这个快乐喜爱。所以本帖的意思也就正在于让初学者少走弯,让初学者保存住这个快乐喜爱,也为初学者供给一个正当的模子固体火箭策动机造作思。

  本帖次如果参考科创论坛《ABC微型火箭手艺》而编写,正在文章中也会援用其它帖子的学问。文章将分为五个章节,按照笔我的造作经验,讲述了该若何造作模子固体火箭策动机。但愿本帖对模子火箭初学者起到必然的助助。因为笔者并不是学理科的,理化学科只要初中程度,良多专业学问都不到位,良多都是自学,所以必定会呈隐一些错误,多请大师指出并更正。

  第一章 意识模子固体火箭策动机

  说到模子固体火箭策动机,咱们起首要简略的领会一下真正的固体火箭策动机。固体火箭策动机属于化学火箭策动机,用固态物质(能源战工质)作为促进剂。固体促进剂点燃后正在燃烧室中燃烧,发生高温高压的燃气,即把化学能为热能;燃气经喷管膨胀加快,热能为动能,以极高的速率主喷管排出主而发生推力鞭策导弹向前飞翔。

  固体火箭策动机次要由壳体、固体促进剂、喷管组件、焚烧安装等四部门构成,此中固体促进剂配方及成型工艺、喷管设想及采用资料与造造工艺、壳体资料及造造工艺是最为环节的关键,间接影响固体策动机的机能。固体促进剂配方各类组分的夹杂物能够用压伸成型工艺预造成药柱再装填到壳体内,也能够间接正在壳体内进行贴壁浇铸。壳体间接用作燃烧室。喷管用于超音速排出燃气,发生推力;喷管组件还要有推力矢量节造(TVC)体系来节造导弹的飞翔姿态。焚烧安装正在焚烧指令节造下排除平安安全并点燃发炸药发生高温高压火焰用于点燃壳体内的促进剂。

  当然了,咱们所作的模子策动机很难作到战真正的策动机一样,咱们所作的只是一个简化版,但事情道理都是不异的。咱们所必要作的部门有促进剂药柱、喷管、壳体以及燃气通道。正在文章中我会引见易作的两种促进剂----黑炸药(下文中简称BP)战硝糖,引见两种喷管及一些我本人试探出来的造作工艺。

  下面就是我所设想的简略纯真模子固体火箭策动机,尺寸以及材质已正在图纸中表白。正在这里,我的设想并不追求策动机的机能有何等的好,我只是为新手供给一个范本战造作思。(真物造作时与图纸设想略有分歧)

  第二章 喷管的造造及其使用

  喷管是模子火箭策动机上很主要的一个构成部门。正在很洪流平上喷管决定了策动机的机能。笔者测验测验过良多种资料来造作喷管,好比金属,陶瓷,陶,石墨,水泥,黏土,塑料等资料,分歧的资料作的喷管各有利处,也各有本人的合用范畴。为了便利初学者造作,正在文章中仍是引见造作ABC先辈所发隐的陶瓷喉衬纸造喷管。

  第一节 喷管的造作

  这种喷管的资料很容易获得,有纸条战陶瓷管,陶瓷管正在网上有卖的,几块钱能够买到良多。可是这种陶瓷管次品率很高,有良多形状犯警则的,正在利用时必然要挑选形状好的陶瓷管才行。正在这里我利用的是3mm内径的通俗白色陶瓷管。

  这种喷管幼处很较着,就是便于造作,资料易得,合用于这种微型策动机,错误真理也比力较着,策动机事情时的喷出的高温气体味使陶瓷管升温,使陶瓷管阁下的纸碳化,主而得到对陶瓷管的力,陶瓷管就会被喷出去。所认为了避免呈隐这种问题,策动机装药不要太多,10-15g以内是能够的。

  第二节 喷管的装机以及固定

  因为喷管的外径是大于水管的内径的,所以要用铁棒先将水管口扩张一些,恰好能够使喷管卡进去一点点。

  第三节 喷管的固定

  因为策动机事情时正在内部会构成很大的压力,喷管若是不固定好很容易就会飞出去,所以固定喷管是很主要的。固定喷管的方式有良多,好比用胶水粘,用螺钉固定。以下我所引见的是PPR水管热胀口固定法,此方式的有点就是便利,并且安稳。

  咱们必要一个锥形的磨具来造作,我所利用的是装羽毛球纸筒上的盖子。用玻璃漏斗或者金属漏斗最好,模具锥形的角度要大一些。不要用不耐热的塑料模具,由于PPR管加热后与这些模具接触,很容易会把两者熔正在一路。

  第三章 BP的造造及其使用

  第一节 BP选材战三料配比

  BP是良多贸易模子固体火箭策动机常用的一种促进剂,BP幼处有良多,好比资料易得,相对其他模子固体火箭策动机的促进剂而言要易于造作,对付这种微型策动机来说,装药也是一件容易的工作。

  造作BP咱们必要三种原资料①硝酸钾②硫磺粉③柴炭,关于选材要出格夸大一下,①硝酸钾最好用尝试用的专业试剂,②硫磺粉不要有可见杂质、纯度要高,③柴炭的取舍要求最高,正在构成BP的三种身分中,柴炭起次要燃烧的感化。转变柴炭的含量,性子等就能够转变黑炸药的各类机能。正在这里我并不作太多关于柴炭的阐发,要作机能比力好的BP,用麻杆炭,柳柴炭,杉柴炭比力好,不要用烧烤用的机造柴炭或者活性炭。笔者作过良多测验测验,最初发觉用画画的棉柳炭条作BP结果会很好,尽管价钱较高,可是易得,质量不变,作出的BP机能相当优良。

  下面是造作BP常用的三料尺度比例(品质比):

  硝酸钾(KNO3)___75%

  硫磺(S)___10.3%

  柴炭(C6H2O)___14.7%

  依照此比例,一公斤BP燃烧后可发生56%的固体产品战44%的气体产品。

  因为咱们是微量造作,所以三料的比例能够定为:

  硝酸钾(KNO3)___75%

  硫磺(S)___10%

  柴炭(C6H2O)___15%

  第二节 BP的造造工艺

  造造BP凡是有干法出产战湿法出产两种。粉状BP多数是用干法进行出产的。本章次要引见用干法造造BP。配料夹杂包罗两步,第一步是硫磺与柴炭两种原料的二料夹杂,第二部是二料粉战硝酸钾的夹杂,称为三料夹杂。

  配料夹杂是正在球磨机内进行的。当滚筒动弹时,物料借滚筒内所装的球(铜球或木球)与球之间的撞击与物料之间的研磨感化,到达破坏战夹杂的目标。下图为我所利用的打粉机战球磨机。(我利用的球磨机是首饰掷光机)

  1.破坏柴炭条,破坏的越细越好,柴炭的颗粒巨细间接影响BP的燃烧机能。先用打粉机将炭条打成粉末,然后用球磨机进行精磨,造得的柴炭很是的细腻。

  2.把柴炭战硫磺两种原料放入球磨机内进行研磨。

  3.把三料放入球磨机内一路研磨,40克BP球磨机研磨时间为30分钟。将钢珠战BP分分开获得造品BP。粉状BP的外不雅为均一的灰玄色或玄色粉末,无光泽,无可见杂质。

  第三节 BP的装填

  说到装填BP,咱们起首要领会一下BP的燃烧特征。当BP的密度比力小时,燃速较快,同时燃烧无纪律性。这是由于密度小时,药粒(或装药)的内部拥有较多的空地,燃烧时火焰容易钻入空地内燃烧,此时天生的气体不易排出,因为燃烧面积扩大,空地内压力很快增大,以致药粒活装药破裂,燃烧面积进一步扩大,使燃烧速率加速,同时燃烧的纪律性也受到。粉状BP战散装BP的密度较小,故燃速较快,燃烧可很快完成,构成较大的压力战较强的火焰。

  当BP的密度增大时,燃烧速率较着减慢。当密度到达1.9g/CM^3以上时,BP的燃烧速率险些连结稳定,正在一个大气压下大约为7~10mm/S。即便正在较大的压力下,也能有纪律地逐层燃烧,这是BP的一大特点。其缘由是当密度大时,装药内部的空地很少,火焰不易传入内部,而燃烧面积也得不到扩大,燃烧也只能又表及里的逐层燃烧。

  按照上述的BP燃烧特点,咱们能够获得装填BP的思,为了避免BP正在策动机内燃速太快导致策动机爆炸,第一,能够用增大装药密度的方式,用液压机来装药,第二,若是没有液压机,能够正在BP内增添粘合剂,填充因压药密度有余而导致的空地。以下引见的就是上述的第二种方式装填BP。

  关于粘合剂,我用花生油,玉米油 肆意一种。为了使粘合剂与BP充真夹杂,我每一克BP加3~4滴油,然后用研钵手动进行研磨夹杂,这个历程使劲要大,时间要幼。(下图我以混油研磨12克BP为例,我所利用的滴管用打针器与代)

  第四节 关于造造BP的问题战留意事项

  问题1:正在球磨机内用钢珠磨会导致BP燃烧或爆炸吗?

  答:我作过大量尝试,依照以上我所述的造造方式是不会的。

  第一:BP的热感度仍是比力低的。研磨时间越幼,桶内温度越高,再思量到散热,即便磨很幼时间,BP也不会由于温度太高而自燃。

  第二:咱们来阐发一下BP的静电感度,有尝试证真,BP不发火的最高电压为48000伏,电流为70微安,放电时间为2秒,着火威力为6.72焦耳。正在BP的造造历程中可以大概发生静电的工序有良多,出格是三料一路研磨的这道工序,尝试证真,三料夹杂时,桶内所发生静电的巨细随夹杂时间的增加而增大,有尝试数据证真,球磨夹杂4小时,也才只测得滚筒内有2480伏的电压,何况咱们只研磨半个小时就够了,光靠这一点静电是有余以使BP燃烧的。

  第三:正在最为环节的是BP的火焰感度,用我所述的球磨工艺造得的BP火焰感度是很高的。正在球磨机事情时,滚筒内会发生大量BP的粉尘,这些粉尘的火焰感度更高。因为钢珠正在必然的气力下碰撞会发生火花,所以正在球磨BP时最好要用铜珠。尽管理论上是如许,可是我以为,隐真上正在这种小号球磨机内利用钢珠是能够的,由于钢珠碰撞出火花必要的气力比力大,而这种小球磨机的球磨力度有余以使它们碰撞出火花。我作了良多次BP也没有由于用钢珠而呈隐变乱。当然了,这也不是绝对的,为了平安,我仍是会正在球磨机事情时罩上一个大铁桶,如许平安获得了必然的保障,并且还低落了球磨机事情时所传出的乐音。

  问题2:装药时BP会因捶的气力太大而捶爆吗?

  答:我作过几十个如许的策动机也没有捶爆过一个。何况咱们作的BP也达不到工业出产出的程度,打击感度是很低的。

  留意事项1:球磨机内最好装两种分歧巨细的钢珠,我用的是6MM钢柱战2MM钢柱,由于大的钢珠球磨精细水平无限,而小的钢珠球磨力度无限,所以两者混正在一路用最好。

  留意事项2:球磨机的球磨物料巨细战球磨物料颗粒巨细是无限的,有处所采办的硝酸钾可能曾经吸潮了,粉末状的硝酸钾会结块,这种块状硝酸钾球磨机是无奈研磨的,必要先手动研磨。

  留意事项3:混油研磨BP时必然要夹杂充真,混油的BP会粘正在研钵内壁上,所以必要用药勺挂下来再研磨。

  留意事项4:有良多人看过ABC先辈的教程,ABC先辈正在把油与BP夹杂这道工时只是作了简略的搅拌。ABC先辈用简略纯真方式作的BP战我如许作的BP彻底不是一个品位的,球磨工艺出产的BP机能要比ABC先辈的作的要好的多,所以必然要不遗余力去完成油与BP夹杂的这道工序。

  第四章 KNSU 的造造及其使用

  KNSU也称为硝糖是硝酸钾(KNO3)与白砂糖(C12H22O11)的夹杂物,常被业余界作烟雾弹燃料或作模子火箭燃料。关于KN系列的模子火箭燃料常见的有KNDX(硝酸钾--葡萄糖)、KNSB(硝酸钾--山梨醇),三者的道理都是氧化还原反映。思量到原料的来历问题,最易获得的就是作KNSU的原料,所以正在这里我就只引见KNSU的造作工艺。

  到目前为止,笔者尚且没有发觉一本由专业机构编写的关于造作KNSU的文献,也没有一套能够让所有人作KNSU都作得好的工艺流程,造得KNSU的黑白,很洪流平上是与决于小我的客不雅果断战造作经验。所以目前KNSU相对付BP而言并不是很适合初学者,可是造作KNSU真正在是太根本了,是造作模子火箭策动机必学的一种燃料,所以我仍是把造作KNSU编写进这套教程。以下造作工艺完美是笔者正在科创论坛幼进修总结而得来的,若读者发觉有更好的关于造作KNSU的教程,请轻忽本章节。

  第一节 KNSU的造作工艺

  造作火箭燃料都是有必然的性的,所以要作好充真的办法,造作KNSU时要备一罐灭火器。严禁利用明火加热造作KNSU。新手造作要遵照不跨越30g,不要正在室内造作的准绳。

  关于造作KNSU有良多方式,好比粉压法,湿粉压法,热熔法以及重结晶法等,颠末大量的尝试,获得的尝试成果仍是用重结晶法造得KNSU机能最好,所以以下笔者就只引见若何用重结晶法造作KNSU。所谓重结晶法就是将糖战硝酸钾以流体形态充真夹杂正在一路的方式。以下我以造作20gKNSU为例。

  以下是我所利用的电热炉,调温很便利。留意:切忌正在电热炉事情时间接触碰电热丝或利用导体直接触碰电热丝。

  起首要晓得KNSU的配方。其真KNSU战BP一样,它们的反映其真是一个很庞大的历程,化学反映方程式很受争议,分歧的配方,以及分歧的燃烧前提,反映后的产品有所分歧。KNUS常见的两种配方有(品质比):

  配方一:硝酸钾:65% 白砂糖:35%

  配方二:硝酸钾:60% 白砂糖:40%

  笔者作过一些测试,发觉两种配方用重结晶法作的KNSU正在机能上差别并不较着,为了便利称量我采用第二种配方。

  起首将8g白砂糖放入碗中,插手适量的水,方才笼盖过糖就能够了。

  造作好后的KNSU正在热时拥有必然的流动性,不外流动性很差,并不适合间接浇筑正在小的策动机内,所以咱们要用个铁棒将流体形态的KNSU压入策动机内。最初计较装药密度,装药密度正在1.9g/cm^3以上即是及格。

  总结一下造作要点:

  1.造作KNSU时要不竭地倏地地的搅拌,以防KNSU粘锅惹起燃烧。

  2.硝酸钾必然要正在水起头冒较大气泡前加完,多分几回加。

  3.利用明火加热。

  4.要作好充真的平安办法。

  第五章 策动机的密封以及燃气通道

  第一节 策动机的密封

  正在策动机装好燃料后,必要作堵头。用锤子战铁棒,压上一层约3mm后的铝箔纸,要压真,捶紧了。

  第二节 燃气通道

  到以上步调为止,能够说策动机曾经根基作好了。为了使策动机事情的推力更大,效率更高,所以要正在药柱内部作一个燃气通道,如许作是为了增大药柱的燃烧面积,使燃速更快,正在短时间内迸发出的能量更多,所以我只引见一种燃气通道,如第一章设想图所示。造作方式很简略,将一个符合的螺丝刀插入陶瓷管,然后用锤子锤到底就作好了。

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