Твёрдые ракетные топлива XX

Pashok> Если перерабатывать топливо литьем, то это так.
не вижу связи с обсуждаемым УИ

Pashok> Если не литьем, то у сорбита присутствуют минусы.
не понял какие минусы.. Как то с ними не встречался, а там НИ ОДИН состав не литьевой. Кстати, на практике битумные составы не литьевые, и вальцевать их нужно, чтобы их состав был равномерный. Один только состав НК/сорбит 60/40 льется хорошо.


Pashok> Да, разложение хлората в отличие от перхлората экзотермично. Но у хлората меньше содержание кислорода, что ведет к меньшему оптимальному содержанию горючего в топливе и как следствие меньшему газообразованию и меньшему количеству теплоты выделяемому именно от сгорания горючего. Кроме того у хлората калия плотность 2,37, против 2,5 у ПХК.

Ну вот как то пока этих различий не видно. Это будет заметно, когда УИ будет приближаться к теоретическому.

Результаты по программе Пропеллант
ПХК 70%
сорбит 30%
УЕкр = 149 с
УЕ = 189 с

ХК 73%
сорбит 27%
УЕкр = 141 с
УЕ = 178 с

Разница не сильная...

CRC> не вижу связи с обсуждаемым УИ

Сорбит, если говорить именно об УИ не самое крутое горючее, он к примеру проигрывает той же эпоксидной смоле.

Pashok>> Если не литьем, то у сорбита присутствуют минусы.
CRC> не понял какие минусы.. Как то с ними не встречался, а там НИ ОДИН состав не литьевой. Кстати, на практике битумные составы не литьевые, и вальцевать их нужно, чтобы их состав был равномерный. Один только состав НК/сорбит 60/40 льется хорошо.

По пунктам:
Из минусов - необходимость переработки топлива при достаточно высокой температуре.
- уже названный выше не самый высокий УИ - частично может быть компенсирован относительно большой плотностью сорбита.
- проявление гигроскопичности при высокой влажности (можно конечно просто герметизировать)
- возникновение усадочных деформаций и как следствие внутренних напряжений в топливе, конечно в большей степени актуально для относительно крупных зарядов.
Тут надо конечно добавить, что если выше перечисленное для тебя не важно в твоих условиях применения топлив, то данные "минусы" можно вычеркнуть лично для тебя. Однако в целом о них не стоит забывать.

Относительно битумных составов - вальцевать совершенно не обязательно, если топливо замешивается на бензине с последующим его испарением.
С битумом будет литься при относительно большом его содержании (как в галсите например) и при относительно большой массе состава. А так да, не льется конечно.


Pashok>> Да, разложение хлората в отличие от перхлората экзотермично. Но у хлората меньше содержание кислорода, что ведет к меньшему оптимальному содержанию горючего в топливе и как следствие меньшему газообразованию и меньшему количеству теплоты выделяемому именно от сгорания горючего. Кроме того у хлората калия плотность 2,37, против 2,5 у ПХК.

CRC> Разница не сильная...

Не сильная. Даже с учетом меньшей плотности ХК. Но все же есть.

Pashok> - возникновение усадочных деформаций и как следствие внутренних напряжений в топливе, конечно в большей степени актуально для относительно крупных зарядов.

Нет там ничего подобного. Топливо на сорбите или другой подобной карамельной связке ещё долго остаётся пластичным при н.у после охлаждения. Всё возможные усадочные напряжения полностью релаксируются при этом. Даже с сахарными связующими всё успевает релаксироваться. Хотя я уверен, что найдёт состав исключение, но я его не рассматриваю))) Буду считать его заведомо плохим.

SashaMaks> Нет там ничего подобного. Топливо на сорбите или другой подобной карамельной связке ещё долго остаётся пластичным при н.у после охлаждения. Всё возможные усадочные напряжения полностью релаксируются при этом. Даже с сахарными связующими всё успевает релаксироваться.

Не буду спорить, но неоднократно встречал данные об остаточных напряжениях в карамели для относительно больших отливок. Вроде именно по этой причине пошли неудачи в проекте "на сахаре в космос"

Pashok> Вроде именно по этой причине пошли неудачи в проекте "на сахаре в космос"

У них своё видение проблем. Но там всё сложнее, стоит начать с того, что при таких больших размерах неизбежно начинает душить жаба по расходам на материалы, а их минимизация в их конструкции двигателя и приводит к большинству проблем.

SashaMaks> У них своё видение проблем.

Возможно. В целом конечно, чем топливо застывает медленней после уравновешивания по температуре с окружающей средой, тем меньше будут напряжения, и наоборот.
Еще хочется отметить, что сорбит-хлорат автору следует пометить как "экспериментальный замес" ввиду того, что работа с топливом в любом случае ведется при температуре выше 100 градусов, а температура разложения хлората может опускаться вплоть до 150 градусов в присутствии различных примесей.

Pashok> той же эпоксидной смоле.
и она, и битум имеют последствием повышение твердой фазы в продуктах сгорания.

Pashok> Из минусов - необходимость переработки топлива при достаточно высокой температуре.
конечно, это не комнатная)) Но это принципиально новый метод, который можно применить и для изготовления шашек на ПХА - вакуумное термопрессование. Не нужно мудохаться с многочасовой полимеризацией, которая имеет свои проблемы.
Pashok> - не самый высокий УИ - частично может быть компенсирован относительно большой плотностью сорбита.
Такой цели нет, повысить УИ до предела)) при желании получается 120 с при повышении давления для безсоплового двигателя.
Pashok> - проявление гигроскопичности при высокой влажности (можно конечно просто герметизировать)
А вот нет ее ни для ПХК, ни для ХК! Что очень приятно.
Pashok> - возникновение усадочных деформаций и как следствие внутренних напряжений в топливе, конечно в большей степени актуально для относительно крупных зарядов.
Да, вопрос требует изучения. Когда будет время, перейду на калибр 400 мм.
Pashok> Относительно битумных составов
Pashok> А так да, не льется конечно.
буду пробовать - это в планах.
Pashok> "экспериментальный замес" температура разложения хлората может опускаться вплоть до 150 градусов в присутствии различных примесей.
Я об этом уже доложил, что это может быть.

CRC> и она, и битум имеют последствием повышение твердой фазы в продуктах сгорания.

Относительно хлората и перхлората калия не знаю, но с хлоратом натрия топлива дают на критике и выходе из дивергентной части сопла газообразный хлорид натрия. Так что скорее повышение молекулярной массы и температуры, это так. Однако если увеличить долю горючего, то молекулярная масса снизится, а УИ останется не ниже, чем с сорбитом.

CRC> А вот нет ее ни для ПХК, ни для ХК! Что очень приятно.

ХК и ПХК не гигроскопичны, а вот сорбит дает моногидрат.

CRC> Да, вопрос требует изучения. Когда будет время, перейду на калибр 400 мм.
400мм?

Pashok> ХК и ПХК не гигроскопичны, а вот сорбит дает моногидрат.

И пусть дает))) А вот составы на сорбите с ПХК и ХК абсолютно не гигроскопичны! В свое время даже взвешивал топливные шашки на весах. Кстати, моногидрат это еще не означает гигроскопичность.


Pashok> 400мм?

ошибся, 40 мм)))

Pashok> Сорбит, если говорить именно об УИ не самое крутое горючее, он к примеру проигрывает той же эпоксидной смоле.

Хотелось бы глянуть на этот проигрыш?

Pashok>> Сорбит, если говорить именно об УИ не самое крутое горючее, он к примеру проигрывает той же эпоксидной смоле.
SashaMaks> Хотелось бы глянуть на этот проигрыш?

Ну у тебя же есть программа пропеп и твоя собственная переработанная ее версия. Кроме того это и так можно рассчитать и без программы.

Pashok> Ну у тебя же есть программа пропеп и твоя собственная переработанная ее версия. Кроме того это и так можно рассчитать и без программы.

оптимально по Пропеланту

ПХК 80%
эпокси 201 20%

Vcrit = 156 s
Ve = 197

CRC> оптимально по Пропеланту
CRC> ПХК 80%
CRC> эпокси 201 20%
CRC> Vcrit = 156 s
CRC> Ve = 197

ПХК - 80
EPON 828 - 20 (эпоксид)

УИ 203,9 - 210,7с при 68атм с идеальным соплом
УИ 161с с дыркой

Pashok> ПХК - 80
Pashok> EPON 828 - 20 (эпоксид)
Pashok> УИ 203,9 - 210,7с при 68атм с идеальным соплом

Хотелось бы взглянуть на полный отчёт файла. Не буду тянуть, но вроде именно в EPON 828 не задана энтальпия и по умолчанию она 0, что явная ерунда. А вот это уже прибавка к УИ, так как должно быть какое-то отрицательное значение, и тогда никакой разницы между сорбитом и эпоксидой не будет во всех вариантах эпоксидных смол там. А так чуть-чуть даже лучше с сорбитом получается.

SashaMaks> Хотелось бы взглянуть на полный отчёт файла.

С переработанной тобой же проги:

С сорбитом:

AP-R45 Использована Июньская версия PEP 2011,
Расчёт 1 из 1 1 Мая 2015 года (17ч:11м 10с)

КОД НАЗВАНИЕ КОМПОНЕНТА МАССА D-H ПЛОТ КОМПОЗИЦИЯ
879 SODIUM CHLORATE 70,000 -805 2,48842 1NA 1CL 3O
1096 SORBITOL 30,000 -1776 1,48918 6C 14H 6O

Плотность топливной композиции 0,07484 фунт/кв.дюйм или 2,071 г/куб.см
Полная масса топливной композиции 100,0000 граммы

Число грамм-атомов каждого элемента, существующего в исходных компонентах

2,305438 H 0,988045 C 2,960839 O 0,657598 NA
0,657598 CL

********************РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТА ДЛЯ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ*********************

T(K) T(F) P(ATM) P(PSI) ЭНТАЛЬПИЯ ЭНТРОПИЯ CP/CV ГАЗ RT/V
2475, 3995, 68,00 999,65 -109,63 182,53 1,1890 2,768 24,564

СКОРОСТЬ ЗВУКА В СМЕСИ С КОНДЕНСАТОМ И БЕЗ = 822,869 м/с И 822,884 м/с

УДЕЛЬНАЯ МОЛЬНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ ДЛЯ ГАЗА И ВСЕГО КОЛИЧЕСТВА = 12,498 12,501
КОЛИЧЕСТВО МОЛЕЙ ГАЗА И КОНДЕНСАТА = 2,768 0,000
ПРОЦЕНТ ГАЗООБРАЗНОЙ И КОНДЕНСИРОВАННОЙ ФАЗ = 99,981% 0,019%
КОНДЕНСИРОВАННАЯ ФАЗА СОСТОИТ ИЗ ЖИДКОЙ И ТВЁРДОЙ = 87,998% 12,002%

1,07599 H2O 0,84658 CO2 0,53356 NaCl 0,14140 CO
0,04638 HCl 0,04110 NaHO 0,03837 Na2Cl2 0,02962 H2
5,91E-03 Na 5,83E-03 HO 1,50E-03 O2 8,63E-04 Cl
7,81E-04 H 1,38E-04 NaO 9,98E-05 O 4,57E-05 NaH
9,88E-06 Na2O2& 8,00E-06 Na2O* 7,83E-06 Na2H2O2 7,13E-06 NaCl*
5,98E-06 Na2CO3* 5,89E-06 Na2O& 5,49E-06 NaO2& 5,18E-06 C&
5,00E-06 NaHO* 4,62E-06 HOCl 4,02E-06 HO2 1,87E-06 OCl
1,78E-06 Cl2 1,63E-06 Na2

СРЕДНЯЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ 36,123 г/моль

ПОЛНАЯ ТЕПЛОТВОРНОСТЬ ПРИ 298К = 784,276 Кал/г 3283,605 Дж/г
ЭФФИКТИВНАЯ ТЕПЛОТВОРНОСТЬ ПРИ 298К = 669,324 Кал/г 2802,326 Дж/г

*************************РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТА НА ВЫХОДЕ**************************

T(K) T(F) P(ATM) P(PSI) ЭНТАЛЬПИЯ ЭНТРОПИЯ CP/CV ГАЗ RT/V
1514, 2266, 1,00 14,70 -153,05 182,53 1,1836 2,576 0,383

СКОРОСТЬ ЗВУКА В СМЕСИ С КОНДЕНСАТОМ И БЕЗ = 590,742 м/с И 619,623 м/с

УДЕЛЬНАЯ МОЛЬНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ ДЛЯ ГАЗА И ВСЕГО КОЛИЧЕСТВА = 12,019 12,245
КОЛИЧЕСТВО МОЛЕЙ ГАЗА И КОНДЕНСАТА = 2,559 0,154
ПРОЦЕНТ ГАЗООБРАЗНОЙ И КОНДЕНСИРОВАННОЙ ФАЗ = 92,597% 7,403%
КОНДЕНСИРОВАННАЯ ФАЗА СОСТОИТ ИЗ ЖИДКОЙ И ТВЁРДОЙ = 99,973% 0,027%

1,09489 H2O 0,87462 CO2 0,32763 NaCl 0,15367 NaCl*
0,11336 CO 0,08598 Na2Cl2 0,05403 H2 0,00429 HCl
3,24E-03 NaHO 1,01E-03 Na 9,88E-06 Na2O2& 8,00E-06 Na2O*
7,82E-06 H 5,98E-06 Na2CO3* 5,89E-06 Na2O& 5,49E-06 NaO2&
5,18E-06 C& 5,00E-06 HO 5,00E-06 NaHO*

СРЕДНЯЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ 36,862 г/моль

ПОЛНАЯ ТЕПЛОТВОРНОСТЬ ПРИ 298К = 473,207 Кал/г 1981,223 Дж/г
ЭФФИКТИВНАЯ ТЕПЛОТВОРНОСТЬ ПРИ 298К = 357,268 Кал/г 1495,812 Дж/г

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ: ДЛЯ ПОСТОЯННОГО СОСТАВА СМЕСИ НА ПЕРВОЙ ЛИНИИ, ДЛЯ ПЕРЕМЕННОГО СОСТАВА СМЕСИ НА ВТОРОЙ ЛИНИИ

ИМПУЛЬС ЭКС ИЗ T* P* C* ИМП* ОПТ-EX ПЛОТ-ИМП A*M ВЫХ-T
190,0 1,2014 2248 38,37 3803,5 8,84 393,5 0,11829 1220
194,4 1,1678 2294 38,70 3864,7 148,3 9,82 402,7 0,12019 1514

И с эпоксидом:

AP-R45 Использована Июньская версия PEP 2011,
Расчёт 1 из 1 1 Мая 2015 года (17ч:12м 34с)

КОД НАЗВАНИЕ КОМПОНЕНТА МАССА D-H ПЛОТ КОМПОЗИЦИЯ
879 SODIUM CHLORATE 82,000 -805 2,48842 1NA 1CL 3O
383 EPOXY 201 18,000 -661 1,11827 24H 16C 4O

Плотность топливной композиции 0,07366 фунт/кв.дюйм или 2,039 г/куб.см
Полная масса топливной композиции 100,0000 граммы

Число грамм-атомов каждого элемента, существующего в исходных компонентах

1,540832 H 1,027221 C 2,567793 O 0,770329 NA
0,770329 CL

********************РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТА ДЛЯ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ*********************

T(K) T(F) P(ATM) P(PSI) ЭНТАЛЬПИЯ ЭНТРОПИЯ CP/CV ГАЗ RT/V
2886, 4736, 68,00 999,65 -77,91 176,21 1,1978 2,595 26,206

СКОРОСТЬ ЗВУКА В СМЕСИ С КОНДЕНСАТОМ И БЕЗ = 863,524 м/с И 863,540 м/с

УДЕЛЬНАЯ МОЛЬНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ ДЛЯ ГАЗА И ВСЕГО КОЛИЧЕСТВА = 12,031 12,035
КОЛИЧЕСТВО МОЛЕЙ ГАЗА И КОНДЕНСАТА = 2,595 0,000
ПРОЦЕНТ ГАЗООБРАЗНОЙ И КОНДЕНСИРОВАННОЙ ФАЗ = 99,967% 0,033%
КОНДЕНСИРОВАННАЯ ФАЗА СОСТОИТ ИЗ ЖИДКОЙ И ТВЁРДОЙ = 91,389% 8,611%

0,76574 CO2 0,66040 H2O 0,65967 NaCl 0,26141 CO
0,07082 HCl 0,05657 NaHO 0,03196 H2 0,02458 HO
0,01871 Na 0,01694 Na2Cl2 0,01505 O2 0,00582 Cl
3,84E-03 H 1,81E-03 O 1,20E-03 NaO 1,76E-04 NaH
4,29E-05 HO2 3,43E-05 OCl 2,58E-05 HOCl 1,46E-05 Cl2
9,62E-06 Na2 9,04E-06 NaCl* 8,65E-06 Na2O* 8,12E-06 Na2CO3*
7,54E-06 NaO2& 6,52E-06 Na2O& 5,65E-06 C& 4,82E-06 NaHO*
4,81E-06 Na2O2& 4,72E-06 COCl 3,75E-06 Na2H2O2 2,26E-06 CHO

СРЕДНЯЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ 38,537 г/моль

ПОЛНАЯ ТЕПЛОТВОРНОСТЬ ПРИ 298К = 805,986 Кал/г 3374,500 Дж/г
ЭФФИКТИВНАЯ ТЕПЛОТВОРНОСТЬ ПРИ 298К = 731,068 Кал/г 3060,837 Дж/г

*************************РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТА НА ВЫХОДЕ**************************

T(K) T(F) P(ATM) P(PSI) ЭНТАЛЬПИЯ ЭНТРОПИЯ CP/CV ГАЗ RT/V
1654, 2518, 1,00 14,70 -125,56 176,21 1,2028 2,489 0,402

СКОРОСТЬ ЗВУКА В СМЕСИ С КОНДЕНСАТОМ И БЕЗ = 641,618 м/с И 641,629 м/с

УДЕЛЬНАЯ МОЛЬНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ ДЛЯ ГАЗА И ВСЕГО КОЛИЧЕСТВА = 11,784 11,784
КОЛИЧЕСТВО МОЛЕЙ ГАЗА И КОНДЕНСАТА = 2,489 0,000
ПРОЦЕНТ ГАЗООБРАЗНОЙ И КОНДЕНСИРОВАННОЙ ФАЗ = 99,991% 0,009%
КОНДЕНСИРОВАННАЯ ФАЗА СОСТОИТ ИЗ ЖИДКОЙ И ТВЁРДОЙ = 75,212% 24,788%

0,82566 CO2 0,70977 H2O 0,60013 NaCl 0,20150 CO
0,08081 Na2Cl2 0,05378 H2 0,00854 HCl 0,00509 NaHO
3,41E-03 Na 3,48E-05 H 2,16E-05 HO 8,65E-06 Na2O*
8,12E-06 Na2CO3* 7,54E-06 NaO2& 6,52E-06 Na2O& 5,65E-06 C&
4,98E-06 NaCl* 4,82E-06 NaHO* 4,81E-06 Na2O2& 4,32E-06 Cl
3,01E-06 NaH

СРЕДНЯЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ 40,179 г/моль

ПОЛНАЯ ТЕПЛОТВОРНОСТЬ ПРИ 298К = 432,542 Кал/г 1810,966 Дж/г
ЭФФИКТИВНАЯ ТЕПЛОТВОРНОСТЬ ПРИ 298К = 357,356 Кал/г 1496,178 Дж/г

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ: ДЛЯ ПОСТОЯННОГО СОСТАВА СМЕСИ НА ПЕРВОЙ ЛИНИИ, ДЛЯ ПЕРЕМЕННОГО СОСТАВА СМЕСИ НА ВТОРОЙ ЛИНИИ

ИМПУЛЬС ЭКС ИЗ T* P* C* ИМП* ОПТ-EX ПЛОТ-ИМП A*M ВЫХ-T
197,6 1,2079 2614 38,28 3971,8 8,73 402,9 0,12352 1396
203,7 1,1652 2680 38,75 4025,8 155,2 9,50 415,2 0,12520 1654

SashaMaks>> Хотелось бы взглянуть на полный отчёт файла.
Pashok> С переработанной тобой же проги:
Pashok> С сорбитом:
Pashok> 190,0
Pashok> 194,4
Pashok> И с эпоксидом:
Pashok> 197,6
Pashok> 203,7

Я рассматривал компонент ЭДП (B. LEE), когда-то давно уже уже внёс его в базу данных. Сейчас пытаюсь вспомнить его первоисточник. Вероятно есть разница между смолой ЭДП и застывшим компаундом на этой смоле. Тут не всё так просто с исходными данными, чтобы можно было считать несколько процентов разницы с уверенностью. В смеси с НК он проигрывает сорбиту. Хотя разница всё равно слабая в целом. Я бы не говорил о том, что сорбит тут явно хуже, чем ЭДП. Не стоит забывать ещё и про большую чувствительность скорости горения составов на ЭДП от давления, что неизбежно приведёт в действительности к большим потерям УИ.

НК-ЭДП 84-16
150,7с 152,3с
НК-Сорбит 69-29
153,3с 154,8с

Gеnеral> Massaraksh подскажи, когда ты экспериментировал с алюминиево-эпоксиднм топливом, какую ты получал плотность шашек?
Ой, не помню. Где-то записи есть, но искать их очень долго.
Gеnеral> Возможно ли влияние применения ПАП-2 в топливе на понижение плотности по сравнению с расчетной плотностью из propep
Не могу сказать.

SashaMaks> Я рассматривал компонент ЭДП

Ну вроде взята стандартная тема, судя по эмрирической ф-ле продукт конденсации эпихлоргидрина с фенолами

SashaMaks> В смеси с НК он проигрывает сорбиту. Хотя разница всё равно слабая в целом.
SashaMaks> НК-ЭДП 84-16
SashaMaks> 150,7с 152,3с
SashaMaks> НК-Сорбит 69-29
SashaMaks> 153,3с 154,8с

С НК вполне вероятно так и есть. Но речь не об НК, а о более эффективных окислителях. ХН, ПХК, ПХА. Чем высокоэнергитичней окислитель тем больше будет разница. Для ПХА думаю уже будет существенной. Можно кстати сравнить.

CRC> ЖКС+уголь приводит к спонтанному самовоспламенению при 125С при выдержке 20-30 минут.Эффект изучается.

Провел изучение этого феномена на 4-х образцах:

1. ХК 1г, Сорбит 0,5г, катализатор ЖКС, нанесенный на уголь березовый (0,07г +0,04г)
2. ХК 1г, Сорбит 0,5г, уголь березовый 0,04г.
3. ХК 1г, Сорбит 0,5г, катализатор ЖКС 0,07г.
4. ХК 1г, Сорбит 0,5г, смесь ЖКС 0,07г + уголь березовый 0,04г.

Нагрел все четыре образца в пробирках в литий-хлоридной бане до 125С, выждал 20 мин, и к своему разочарованию ничего не получил(((
Аккуратно стал повышать температуру, и когда достиг 131С, то первым плюнул образец №3.
Остановил нагрев, и через минуту почти одновременно плюнули образцы 1 и 4.

Образец №2 отказался разлагаться.

Отсюда вывод: ЖКС всегда опасен при нагреве в составах с ХК, даже при относительно низких температурах.

Massaraksh> А как определяется степень толковости?

Когда рецептуру составляет человек, не имеющий специального хим. образования, состав априори бестолковый.
Наверняка не учтено множество факторов, так что рецензии приветствуются.

RocKI> Интересно, что с ростом давления пики уменьшаются. Раза в 2 поднимешь и совсем пропадут.
Мне думается, что пики связаны с попаданием кусочков шлака, который образуется при низком давлении, в критику (она всего 3.5мм). Если поднять давление то пики да, пропадут, я надеюсь..