Während die Teile für die Crawford-Bombe geschärft werden, werden wir uns auf die Tests vorbereiten: Mini-Checker vorbereiten, eine neue Art von Kraftstoff kochen und Elektronik herstellen.
Karamellbrennstoff v.2
In der vorherigen Ausgabe haben wir beschlossen, Tests der Verbrennungsrate von Kraftstoff unter Druck durchzuführen, da die Testpersonen kleine (ca. 3-4 cm lange) Kraftstoffsticks haben werden. Die Idee ist wie folgt: Wir gießen Mini-Ladungen und führen dünne (0,1 mm) Kupferdrähte senkrecht zur Achse in sie ein. Dann zünden wir den Checker vom Ende an. Wenn der Kraftstoff verbrennt, schmilzt der erste Draht, was ein Signal zum Starten des Timings ist. Wenn dann der zweite Draht durchbrennt, erhalten wir einen zweiten Zeitstempel. Wenn wir den Abstand zwischen den Drähten und die Tatsache kennen, dass der Kraftstoff an der Oberfläche brennt, und einfache mathematische Berechnungen durchführen, erhalten wir die Brenngeschwindigkeit in mm / s, und das Arduino zählt die Zeit und zählt.
Es ist klar mit der Logik des Prozesses, lassen Sie uns mit dem Wirken der Steine fortfahren. Wir stellen ihre Körper aus mit Silikatkleber imprägniertem Papier her, das auf eine glatte Stahlstange gewickelt ist (wir haben nur diejenige genommen, die für die Standführungen zur Messung des Motorschubs verwendet wurde). Wie bereits erwähnt, ist eine solche Konstruktion gut geeignet, um eine Verbrennung auf der Oberfläche zu verhindern, auf der diese Verbrennung nicht erforderlich ist, dh eine Panzerung entsteht. Wir werden es mit Kraftstoff füllen.
Die ersten gekauften Reagenzien gingen zu Ende, wir kauften neue. In Ruskhim gab es aus irgendeinem Grund kein chemisch reines Kaliumnitrat, daher mussten wir die analytische Qualität wählen. Aus irgendeinem Grund stellte sich heraus, dass es einen gelblichen Farbton hatte. Der Versuch, Kraftstoff damit zu kochen, war nicht sehr erfolgreich - das Produkt erwies sich als zu braun und wollte nicht vollständig aushärten, die Oberfläche blieb glänzend und klebrig, als wäre sie nass. Sie begannen wegen der Reinheit des Salpeters und der Unfähigkeit, das Wasser vollständig zu verdampfen, zu sündigen. Evakuiert - das gleiche Ergebnis. Darüber hinaus emittierte das Material während der Evakuierung eine signifikante Anzahl von Blasen.
Die nächste Iteration bestand darin, nicht zu versuchen, Wasser hinzuzufügen, sondern Sorbit direkt durch Zugabe von trockenem Salpeter zu schmelzen. Nach dem Kochen stellte sich heraus, dass der Brennstoff ungefähr die gleiche Qualität hatte, nur dass diesmal spürbare Salpetereinschlüsse im Brennstoff vorhanden waren. Beide Brennstoffe brannten schwach und widerstrebend, wobei ein Teil des Materials schmolz und herausfloss. Wir fanden einige der ursprünglichen Reagenzien aus dem ersten Kauf, versuchten wie zuvor zu kochen - der gleiche Effekt.
In meinem Kopf schlichen sich Gedanken über die Luftfeuchtigkeit im Raum und / oder die Luftfeuchtigkeit der Ausgangsreagenzien ein. Wir fanden und kauften Salpeter mit einer Reinheit von 99,5%, trockneten ihn und Sorbit (natürlich getrennt) 6 Stunden lang bei einer Temperatur von etwa 60 Grad, um Feuchtigkeit zu entfernen, evakuierten und versiegelten ihn. Das Vorhandensein von Salpeterkristallen in der Version des Brennstoffs, der ohne Zugabe von Wasser gekocht wurde, führte zu der Idee, ihn zu mahlen, bevor der Schmelze Sorbit zugesetzt wurde. Eine elektrische Kaffeemühle half dabei sehr gut - Salpeter verwandelte sich in Staub. Uns wurde auch gesagt, dass die Farbänderung zu Braun und eine schlechte Kraftstoffqualität auf eine Überhitzung von Sorbit zurückzuführen sein könnten.
Empirisch haben wir also die Technologie zur Herstellung des besten Kraftstoffs unter unseren Bedingungen abgeleitet:
- die reinsten Reagenzien
- Trocknen der Reagenzien vor dem Kochen + Evakuieren
- Lagerung der Reagenzien in einem verschlossenen Behälter
- Kaliumnitrat vor Gebrauch mahlen
- Die Schmelztemperatur sollte 120 Grad nicht überschreiten
- Kochen ohne Wasserzusatz
Das Ergebnis hat uns sehr positiv überrascht. Erstens hat sich der Prozess des Kochens selbst erheblich beschleunigt, da kein Wasser aus der Schmelze verdampft werden muss (wir berücksichtigen nicht die Zeit, die für das Trocknen aufgewendet wird - dies ist ein fast automatischer Prozess, das Staubsaugen dauert auch nicht lange). Zweitens hat sich auch die Qualität des Kraftstoffs (Art, Farbe, Erstarrungszeit) deutlich verbessert. Es sah aus wie auf dem Foto auf Wikipedia. Drittens verbrennt der Kraftstoff viel besser, gleichmäßig, ohne Rückstände und ohne geschmolzene Tröpfchen. Diese Technologie wird in Zukunft eingesetzt.
In unseren Ärmeln für Mini-Checker mit einer Nähnadel bohren wir Löcher senkrecht zur Achse im Durchmesser durch, fädeln den Draht durch die Löcher, füllen Kraftstoff ein und rammen vorsichtig, um die Drähte nicht zu beschädigen. Die Kontrolle der Befüllung erfolgt durch Wiegen von leeren und vollen Kontrolleuren. Wenn Sie das Kraftstoffvolumen im Prüfer und seine Dichte kennen, können Sie leicht berechnen, ob die Hülse vollständig gefüllt ist oder noch Hohlräume vorhanden sind.
Perchloratbrennstoff
Da die Idee bestand, Tests der Brenngeschwindigkeit durchzuführen, wurde beschlossen, den Brennstoff auf der Basis von Ammoniumperchlorat, mit dessen Herstellung begonnen wurde, sofort zu testen. Diese Art von Kraftstoff ist zum einen einfacher herzustellen, weil erfordert kein Erhitzen und Schmelzen, ist jedoch aufgrund seiner Instabilität gefährlicher und hinsichtlich der Komponenten komplexer.
Und die Komponenten, die Sie benötigen, sind:
- Ammoniumperchlorat - Oxidationsmittel
- Aluminiumpulver - Kraftstoff
- Elastex - Polyurethanbindemittel
- Rizinusöl - Härter für Bindemittel
PHA wurde von Ruskhim gekauft, der Rest der Komponenten - von Pyrohobby. Ja, wir haben das zuvor gekaufte Aluminiumpulver nicht verwendet, stattdessen haben wir kugelförmig dispergiertes Aluminium der ASD-6- Qualität mit einer Korngröße von <10 Mikrometer verwendet, um die Oberfläche der Reagenzien zu vergrößern. Ammoniumperchlorat wurde in derselben elektrischen Kaffeemühle gemahlen, aber es wurde auf eine andere Weise gemacht: Der Knopf wurde im eingeschalteten Zustand fixiert, und die Kaffeemühle wurde aus der Ferne an die Steckdose angeschlossen - schließlich ist PHA eine gefährliche Sache. Wir empfehlen jedem dringend, die Sicherheitsvorkehrungen zu beachten.
Um Kraftstoff vorzubereiten, müssen Sie das folgende Gewichtsverhältnis der Komponenten festlegen:
- Oxidationsmittel - 70%
- — 15%
- — 15%
Es ist zu beachten, dass im letzteren Fall das Bindemittel als eine Mischung aus Elastex und Rizinusöl im Verhältnis 1: 1 verstanden wird. Hier beginnt die Herstellung: Die Bestandteile des Bindemittels müssen in einem Behälter (vorzugsweise Kunststoff oder Glas) gründlich gemischt und bis zu einem homogenen Zustand gemischt werden. Fügen Sie dann nacheinander Kraftstoff und Oxidationsmittel hinzu. Aus Sicherheitsgründen kleine Portionen hinzufügen und die vorherige vorsichtig mischen. Hoffentlich müssen Sie nicht daran erinnert werden, dass beim Kochen keine Heizgeräte, Feuerquellen oder Funken in der Nähe sein sollten - dies kann zur Entzündung des Kraftstoffs führen. Das endgültige Mischen erfolgt bequem mit den Händen (obligatorisch - mit Handschuhen, da PHA ein starkes Oxidationsmittel ist und die Haut überhaupt nicht schont), wodurch die resultierende kunststoffartige Masse von dunkelgrauer Farbe geknetet wird.Eine Analogie in Aussehen und Konsistenz ist auch feiner kinetischer Sand.
Es besteht kein Grund zur Eile - eine solche Zusammensetzung behält ihre Plastizität bis zu 6 Stunden bei und härtet schließlich nach 24 Stunden aus und wird zu einem ziemlich festen Material. Vorsicht ist auch bei erstarrtem Kraftstoff geboten: Es ist unerwünscht, ihn zu bearbeiten (Schneiden, Bohren usw.) - dies kann zu einem Brand führen. Der resultierende Kraftstoff wurde sofort getestet. Brennen ähnelt einer Wunderkerze.
Für den PHA-Kraftstoff verwendeten wir gewöhnliche medizinische Spritzen für 5 Kubikmeter als Hülsen, und der Draht wurde mit Nadeln aus denselben Spritzen in sie eingeführt: Wir füllen den Kraftstoff bis zur Höhe des Drahtes, stechen den Spritzenkörper durch und durch mit einer Nadel, führen den Draht durch die Nadel, nehmen die Nadel heraus, Lassen Sie den Draht in der Spritze und füllen Sie den Kraftstoff weiter.
Für uns persönlich schien die Arbeit mit Perchloratkraftstoff einfacher und bequemer als mit Karamellkraftstoff. Die Hauptsache ist, alle Vorsichtsmaßnahmen zu beachten.
Standelektronik
Das Funktionsprinzip des Verbrennungsratenmessers wurde bereits oben beschrieben - ich werde nicht darauf zurückkommen, aber wir werden die Software und Hardware genauer betrachten. Für den Stand brauchen wir:
- WiFi-Slot
- Slot Expander
- OLED-Anzeige
- Netzschalter N-Kanal - 2 Stk.
- Batterie ET ICR16340C
- Kraftzelle
- Drähte, Lot, Flussmittel, Steckverbinder
- 12V Batterie von einem Schraubendreher
Dank des Troyka-Formfaktors sind fast alle Komponenten ohne Löten miteinander verbunden. Die Kommunikation erfolgt über WLAN, die Daten werden auf der Weboberfläche angezeigt. Die Skizze ist eine leicht modifizierte Version der Firmware, die für die Standmessung des Motorschubs verwendet wurde. Insbesondere wurde das Skript von Highcharts übernommen, das Daten in Form eines Diagramms anzeigt. Ein Link zur Firmware befindet sich am Ende des Artikels.
Momentan werden die Druckwerte manuell eingegeben, wir planen jedoch, einen digitalen Drucksensor zu liefern und die Ergebnisse direkt von diesem zu erfassen. Wenn alles wie geplant verläuft, werden wir die Informationen auf der Skizze aktualisieren, aber es wird in der nächsten Version sein.
Die Elektronik wird also zusammengebaut und vorab getestet, sodass Sie Tests bei atmosphärischem Druck durchführen können. Wir verbinden die Kontaktdrähte der Prüfer mit dem Ständer, schließen die Sicherungen an und gehen zum Testen. Die Ergebnisse waren wie folgt: Wie erwartet verliert PHA-Kraftstoff bei atmosphärischem Druck an Karamell in der Brenngeschwindigkeit (1,25 mm / s gegenüber 2,85 mm / s), aber dieser Kraftstoff zeigt seine größte Effizienz bei erhöhtem Druck. Nun, wir müssen nur auf die Herstellung von Armaturen und Adaptern für unseren Zylinder warten, mit ihm an der Einführung aller notwendigen Armaturen arbeiten und Druckprüfungen durchführen. Dies werden wir im nächsten Teil tun. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Video nach Artikel:
Skizze für den Ständer zur Messung der Kraftstoffverbrennungsrate.