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Comment faire du carburant au caramel: instructions étape par étape

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Les informations les plus complètes sur ce carburant sont disponibles sur le site Web de Richard Nakki.

Discussion sur les carburants au caramel au Rocket Model Forum: Carburants solides de type caramel.

Pour faire du carburant, il vous faut:

1. KNO3, nitrate de potassium. Il doit être séché jusqu'à une teneur en humidité ne dépassant pas 0,5%. Pour cela, il suffit de le réchauffer en couche mince sur une plaque de cuisson au four à 100-150 ° C pendant 2 à 3 heures. La teneur en humidité peut être définie comme suit: l'échantillon exact est séché jusqu'à ce que son poids cesse de diminuer, le pourcentage d'humidité est calculé à partir de la perte de poids.

KNO3 sec est broyé dans un moulin à café ou un mortier pour obtenir une taille de cristal de 0,1-0,05 mm. Pas besoin de broyer trop finement, c'est-à-dire "à dépoussiérer" car alors très visqueux, absolument pas de carburant fluide se révélera. (Remarque: il est impossible (et pas nécessaire) de le moudre dans un moulin à café KNO3 avec du sorbitol ou d'autres combustibles.) Il est nécessaire de s'assurer que le même degré de meulage est obtenu à chaque fois, sinon les propriétés du combustible obtenu seront différentes à chaque fois, notamment le taux de combustion. Pour ce faire, il est nécessaire d’utiliser le même moulin à café à chaque fois, de charger la même quantité de matière à moudre et de moudre le même temps. Je moud sur une bonne mouture une portion de 100 g de KNO3 en deux étapes pendant 30 secondes, avec une pause entre les étapes pour refroidir le moulin à café. Lors de l'utilisation d'un mortier, la reproductibilité est beaucoup plus difficile.

2. Sorbitol. Il faut également vérifier la teneur en humidité, si elle est supérieure à 0,5%, puis la sécher en chauffant en fine couche sur une plaque de cuisson au four à 70-80 ° C pendant plusieurs heures. La fusion du sorbitol ne devrait pas être autorisée, car la masse fondue sèche beaucoup plus lentement que les cristaux. J'ai utilisé du sorbitol, acheté en pharmacie, en vérifiant qu'il était suffisamment sec, je ne l'ai donc pas séché.

Après séchage, il n'est pas nécessaire de broyer le sorbitol, il fondra encore lors de la fabrication du combustible.

3. Bain chauffant. Pour faire fondre de grandes quantités de carburant (> 0,5-1 kg), il est impératif d'utiliser un bain chauffant afin d'assurer un chauffage uniforme de la totalité de la masse de carburant. La température du liquide de refroidissement devrait être 120-130C. J'ai fait fondre de plus petites quantités dans un appareil simplifié décrit sur la même page. J'ai préparé des portions allant jusqu'à 500 g. L'essentiel est que le carburant soit réparti dans le fond de la casserole avec une couche mince ne dépassant pas 1-2 cm.

Les composants de départ sont mélangés dans une proportion de KNO3-sorbitol de 65% à 35%, mélangés, installés dans un bain public ou sur une dalle, préalablement chauffés à la température stable requise. Vous ne pouvez pas mettre de l’essence sur une tuile froide puis allumer le chauffage, car la tuile avec le régulateur se réchauffe d’abord très fort, puis elle refroidit et passe en mode de température constante. À partir du moment où le chauffage commence jusqu'à ce que le combustible soit retiré du poêle, il doit être surveillé de près. Premièrement, le mélange est fondu sur les murs, adhère à ceux-ci. À ce stade, vous devez commencer à mélanger doucement. Ensuite, toute la masse commence à se souder et se transforme progressivement en une sorte de semoule. Vous devez mélanger doucement, avec des mouvements de frottement, en essayant de ne pas fouetter le carburant dans la mousse. Dès que la bouillie est devenue homogène, sans grumeaux, le combustible est prêt. Dans ce cas, seul le sorbitol fond et KNO3 reste cristallin, il n’est donc pas nécessaire d’attendre que tout soit liquide. Le carburant fraîchement fondu a une température d’environ 110-120 ° C. S'il est chauffé plus haut, à 140 ° C, le mélange commence à mousser et à produire un léger claquement qui évapore l'eau restante, toujours présente dans les composants de départ. Le chauffage à cette température n'est pas dangereux, mais il n'est pas non plus nécessaire si vous entendez des craquements - retirez du chauffage et versez du carburant dans le moule.

Le carburant fondu n’est pas aussi liquide que l’eau, mais il coule assez bien, surtout si vous l’aidez un peu à la cuillère. Le carburant est facilement versé dans des tubes d'un diamètre de 25-30 mm et plus. Il est plus pratique d'appliquer du carburant sur des tuyaux de petit diamètre à l'aide d'une spatule, un fil légèrement incurvé à extrémité aplatie.

La viscosité du combustible fondu augmente nettement si le chauffage est supérieur à 120 ° C. Par conséquent, le chauffage minimum contrôlé est important non seulement du point de vue de la sécurité, mais également du point de vue de la commodité de la manipulation du combustible fini. Après avoir coulé dans le moule et refroidi, le carburant reste mou pendant une longue période, le durcissement complet ayant lieu dans les 1-2 jours. Ce processus doit être observé afin de ne pas déformer le carburant. Si, après le coulage, une tige est insérée dans le damier pour former le canal central, elle doit être légèrement lubrifiée avec de l'huile et il est nécessaire de l'enlever après 8 à 12 heures, lorsque le carburant est encore semi-solide. Vous devez d’abord mettre la canne dans le carburant pour qu’elle colle, puis la retirer en effectuant des mouvements de rotation. Si vous attendez la guérison complète, il sera presque impossible de retirer la tige.

Lors du refroidissement et du durcissement subséquent, une légère diminution du volume de carburant se produit, c'est-à-dire rétrécissement. Dans ce cas, une petite dépression se forme à la surface, ce n'est pas dangereux. Mais en raison du rétrécissement, le carburant risque de prendre du retard par rapport aux murs de la réserve dans laquelle il est versé. Cela ne peut pas être autorisé, car pendant le fonctionnement du moteur, le front de la flamme passera dans cet espace, la zone de combustion augmentera fortement et le moteur risque d'exploser en raison d'une pression accrue ou d'un surmenage. Ceux qui fabriquent de gros pions écrivent qu’après avoir versé le carburant, ils doivent souvent être enfoncés pendant qu’ils refroidissent et durcissent, ou doivent être bloqués dans la presse ou l’étau pour éviter de rester à la traîne derrière les murs. La force d’adhérence de la réservation sur le carburant est vérifiée comme suit: ils peuvent facilement exploiter la réserve avec une pièce de monnaie dure ou le côté émoussé d’un couteau, tandis qu’un son étouffé signifie que la réservation est à la traîne et un son fort signifie une adhésion étroite. Pas besoin de frapper trop fort - le carburant peut craquer.

Le carburant résultant est hygroscopique, c'est-à-dire il absorbe l'humidité de l'air si l'humidité relative dépasse 60-70%, tandis que la surface devient d'abord collante, puis une couche de liquide apparaît dessus. Pour éviter que cela ne se produise, du carburant encore chaud est placé dans un sac en plastique. Il est également nécessaire de stocker le carburant et les moteurs finis dans des conteneurs étanches.

Le carburant fini devrait ressembler à un plastique blanc cassant, blanc, non poreux et monolithique. Le critère principal pour la qualité du combustible est sa vitesse de combustion à l'air libre, elle devrait être égale à 2,6 mm / s. Pour mesurer la vitesse de combustion, le carburant est versé dans un tube de 15 à 20 mm de diamètre, d'une longueur de 20 à 40 mm, collé à partir de deux tours de papier de bureau sur PVA ou d'un crayon adhésif. Après polymérisation complète, mesurez la longueur de la colonne de combustible, réglez-la verticalement, allumez le feu à partir de l'extrémité supérieure, détectez la durée totale de combustion, divisez la longueur de la colonne par le temps.

La méthode décrite pour la préparation du carburant n’a pas été inventée par moi, c’est la norme pour le caramel au sorbitol, comme le font les modèles de fusée en Amérique, en Europe et en Australie, comme on peut le lire sur leurs sites Web.

Voici les propriétés de ce carburant, décrites sur le site Web de Richard Nakki:

Équation théorique de combustion à une pression de 68 atmosphères (selon PROPEP (Propellant Evaluation Program)):

C 6 H 14 O 6 + 3,345 KNO 3 -> 1,870 CO 2 + 2,490 CO + 4,828 H 2 O + 2,14 H 2 + 1,672 N 2 + 1,644 K 2 CO 3 + 0,057 KOH

Ce qui est requis

L'ensemble des composants n'est pas si génial.

1. Sucre ou sorbitol - matières premières pour la caramélisation.

2. Nitrate (vous pouvez en utiliser différents, plus à ce sujet ci-dessous).

3. Récipient en métal - prenez généralement des canettes ordinaires, bien qu'il soit préférable d'emporter des plats à parois épaisses - pour un chauffage plus uniforme Encore mieux - en acier émaillé ou inoxydable, de sorte que la solution ne réagisse pas avec le matériau de la vaisselle.

4. Cuisinière électrique - Il est impossible de cuire du combustible sur une cuisinière à gaz!

5. Papier journal ou autre papier ayant de bonnes propriétés absorbantes (si votre objectif est de fabriquer non seulement du carburant caramel, mais du papier caramel). Il est également utilisé dans les moteurs de fusée, imprégné de "caramel" fini et séchage (sans chauffage).

6. Equipement de protection: lunettes et gants.

Trois méthodes de fabrication

Il existe de nombreuses façons de fabriquer du carburant au caramel. Le plus simple est de mélanger simplement les composants. Un autre "caramel" est bouilli - simplement ou avec évaporation. Lors du mélange normal, le carburant est versé dans un bocal en verre et agité plusieurs fois, puis bien fermé pour éviter l’absorption d’eau. Lorsqu'il est utilisé directement dans les moteurs de fusée, ce type de carburant doit être bien scellé, sinon une explosion pourrait se produire.

Le carburant de caramel à partir de nitrate de potassium (nitrate de potassium) est la meilleure option. Les ingrédients sont pris dans les proportions suivantes: sucre ou sorbitol - 35%, nitrate - 65%. Le salpêtre est séché dans un plat large et plat à environ 100-150 degrés pendant environ deux heures. Moulez ensuite pendant environ 20 secondes. Vous pouvez utiliser un moulin à mortier ou à café.

Caramel carburant à partir de nitrate de sodium. Caractéristiques de ce mélange - il est plus hygroscopique. Il faudra 70% de salpêtre, 30% de sucre et deux volumes d’eau (200%).

Son utilisation n'est pas recommandée. C'est un carburant au caramel à base de nitrate d'ammonium (nitrate d'ammonium). Pourquoi est-il préférable de faire attention aux autres recettes? Parce que c'est un composé instable, et lorsqu'il est chauffé, tout peut mal se passer. En conséquence, l'entreprise risque de se terminer par un incendie!

Des catalyseurs

Pour augmenter l'efficacité du "caramel", divers catalyseurs y sont ajoutés. Le plus populaire est l'oxyde de fer. Moins connu est le carburant caramel avec l'aluminium. Attention! Un mélange d'aluminium et de nitrates peut s'enflammer en présence d'eau. La présence d'impuretés alcalines éventuellement présentes dans les nitrates insuffisamment purs ou fabriquées indépendamment est particulièrement dangereuse. Par conséquent, dans le carburant à base de nitrates et d’aluminium utilisé comme catalyseur, il est nécessaire d’ajouter 0,5 à 1% d’un acide faible, sans tenir compte du fait que cette quantité est suffisante: tout dépend de la qualité du nitrate. Boric est la meilleure option. Oxalic et acétique ne conviennent pas - l'aluminium réagit avec eux. Si, pendant la cuisson, le mélange chauffe beaucoup, mousse et dégage une odeur âcre d’ammoniac, vous devez immédiatement le retirer du carreau et le plonger dans de l’eau.

L'aluminium est ajouté au caramel de pomme de terre. Les variations admissibles vont de 2,5 à 20%. Une quantité différente donne une variation différente de la vitesse de combustion du combustible. Il est recommandé d'utiliser de l'aluminium sphérique ASD-4.

Comment rester entier et en bonne santé

La chose la plus dangereuse est de cuire le carburant au caramel en faisant fondre le sucre et le salpêtre, mais cette option est la plus efficace. Le récipient dans lequel le "caramel" est cuit doit être parfaitement propre - des substances étrangères peuvent provoquer un incendie.

Il ne devrait pas y avoir de sources de flammes nues à proximité - les explosions dans la cuisine nous sont inutiles. Il est très important de surveiller la température du mélange - il ne doit en aucun cas dépasser 180 degrés!

En brassant, il est préférable d’utiliser un bâtonnet en bois pour éviter les réactions indésirables. Il doit être mélangé très soigneusement mais uniformément: des bulles d'air dans le carburant fini, lorsqu'elles sont utilisées, entraînent une explosion de roquette. Lorsque vous versez ce carburant dans des formulaires, vous devez également vous assurer qu'il n'y a pas de bulles. Il est nécessaire de travailler avec une hotte aspirante ou à l'air frais, en particulier pour une recette au nitrate d'ammonium.

Ne broyez pas le sucre et le salpêtre dans un moulin à café ensemble! La mouture doit être séparée, mélanger, en secouant, dans un bol en verre.

Les débutants ne doivent pas s’impliquer avec le nitrate d’ammonium: essayez d’abord le carburant au caramel le plus simple et le plus sûr (à base de nitrate de potassium). La fabrication de tout carburant de fabrication artisanale doit faire l'objet d'un contrôle minutieux de la qualité des ingrédients, de la température, de la teneur en humidité et en conformité avec toutes les mesures de sécurité!

Où trouver les ingrédients

Le nitrate est vendu comme engrais dans les magasins et les départements agricoles. Le sorbitol est un substitut du sucre pour les diabétiques. Vendu, respectivement, dans une pharmacie. Fe2O3 - oxyde de fer - utilisé auparavant sous le nom de "fer minium". Vous pouvez essayer de le faire vous-même en étudiant la littérature pertinente. L'hématite est également un oxyde de fer. L'aluminium est vendu par les fabricants de produits chimiques.

Parlons des classiques

Les modélisateurs de Rocket appellent fuel classique, composé de 35% en poids de sorbitol et de 65% en poids de nitrate de potassium, sans aucun additif. Ce carburant est bien étudié et ne présente pas les caractéristiques pires que la poudre noire, mais il est beaucoup plus facile à fabriquer que la poudre adéquate.

Pour les classiques, seul le nitrate de potassium convient. Si vous ne le trouvez pas en vente, vous devrez le fabriquer vous-même à partir de sodium ou d'ammoniac et de sulfate ou de chlorure de potassium. Tout cela est facile à acheter dans les magasins d’engrais minéraux. Auparavant, la potasse (carbonate de potassium) était également vendue dans les magasins de photo, elle convient également à la production de nitrate de potassium à partir d'ammoniac. Lors du mélange de solutions saturées chaudes de nitrate de sodium et de chlorure de potassium, le nitrate de potassium précipitera immédiatement. Les nitrates faits maison devront être nettoyés par recristallisation. Pour cela, ils doivent être dissous dans une petite quantité d’eau bouillie, filtrés à travers de la laine de coton et mis la solution au réfrigérateur. Ensuite, égouttez la solution, séchez le salpêtre sur batterie, puis mettez-le au four à environ 150 ° C pendant une à deux heures. La principale chose ici est le respect du régime de température. À une température plus élevée, le nitrate fondra et deviendra inutilisable pour la suite du processus.

Le missile utilisé utilisait un carburant amélioré à base de sorbitol. Mais dans un souci d’amélioration de l’énergie (impulsion spécifique), le nitrate de potassium a été remplacé par du perchlorate de potassium. Un tel remplacement nécessitait l'introduction de deux composants supplémentaires: un catalyseur stabilisant la combustion et du charbon actif inhibant le rayonnement thermique. Contrairement aux "classiques", un tel combustible est indésirable à fondre. Par conséquent, les composants devront être écrasés et mélangés aussi soigneusement que possible. Pour cela, un pilon en porcelaine est utile - il est inerte à presque toutes les substances et ne donne pas d'étincelles, ce qui est important pour la préparation de compositions pyrotechniques. Le mélange de poudre préparé est chargé dans le carter du moteur.

Le sorbitol (un substitut du sucre) est vendu dans les pharmacies et les supermarchés. Le sorbitol pur a un point de fusion de 125 ° C et, à cette température, il peut être distingué du monohydrate de sorbitan, parfois également vendu sous le couvert de sorbitol. Le monohydrate fond à 84 ° C et ne convient pas au carburant.

Malgré son nom frivole, le carburant pour fusées au caramel est avant tout un carburant pour fusées et il doit être traité avec respect. La première et la plus importante des règles de sécurité est de ne jamais cuire le caramel au feu ouvert! Seulement une plaque chauffante avec un chauffage fermé et un contrôle de la température. S'il n'y a pas de cuisinière électrique appropriée, vous pouvez utiliser un fer à repasser ordinaire, il vous suffit de créer un support qui le tient dans une position inversée, avec la semelle relevée. La position du régulateur "trois points" est idéale pour faire du caramel.

Ne mesurez pas les composants à l’œil ou en volume, mais uniquement sur la balance. En apparence, les amas de 35 g de sorbitol et de 65 g de nitrate de potassium ont un volume presque identique. Et ceci est en notre faveur, car il est plus facile de mélanger le carburant. Si le salpêtre est grand, il devra être écrasé dans un mortier ou moulu dans un moulin à café. Mais n'en faites pas trop: les cristaux doivent ressembler à du sel fin. Si vous réduisez du nitrate en poussière, il sera difficile de travailler avec du carburant, car il deviendra trop visqueux. 20 secondes suffisent.

L'ébauche de moteur remplie de poudre est insérée dans le cylindre en aluminium, où le pressage sous vide thermique aura lieu. Une tige en aluminium au centre - pour appliquer une force sur le poinçon et un tube court à proximité - pour connecter une pompe à vide. Le cylindre préparé pour le pressage est plongé dans un bain-marie avec une solution de chlorure de lithium qui bout à environ 130 ° C.

Vous pouvez maintenant mélanger les poudres de nitrate et de sorbitol et mettre une couche d'un centimètre d'épaisseur au maximum dans une casserole. Il est conseillé de mélanger le mélange en continu. Pour le mélange, il est pratique d’utiliser un bâtonnet de bois. Progressivement, le sorbitol commencera à fondre, puis, sous agitation, la poudre se transformera en une substance homogène, semblable à la semoule liquide. Dans le sorbitol fondu, une partie du nitrate se dissout, de sorte que le carburant fini reste parfaitement liquide même à 95 ° C. Le carburant ne doit pas être surchauffé, car à 140 ° C, la solubilité du nitrate saute et, dans le même saut, la viscosité de cette composition augmente.

Dès que les derniers morceaux de nitrate sont mélangés, le carburant est prêt - il faut maintenant le verser dans le moule. Simplicité parfaite! Il serait bien de rendre le moteur aussi simple que possible, et une telle option existe - si les paramètres de record ne sont pas requis, un non-feu est préférable. Il consiste uniquement en une coquille et une charge. Bien que, sans buse, une partie de l'énergie du carburant soit gaspillée, en raison des économies de poids réalisées sur le corps et la buse, il est possible d'ajouter davantage de carburant et de compenser les pertes.

После окончания прессования, когда объем, занимаемый топливом, уменьшится почти вдвое, цилиндр с двигателем нужно вынуть из бани и остудить в обычном ведерке с водой. Готовый двигатель выглядит так. Для того чтобы привести его в такой вид, придется отрезать часть картонной трубы (топливо теперь занимает лишь половину), оставив лишь несколько сантиметров для сопла. Сопло в этом двигателе керамическое, держится на шести винтах и герметизируется заливкой эпоксидной смолы.

Для корпуса понадобится картонная трубка с толщиной стенок 1−2 мм. Son diamètre peut aller de un centimètre à trois, mais pour les premières expériences, il vaut mieux ne pas prendre la plus petite, car il est gênant de travailler avec de petits moteurs - le carburant gèle plus rapidement et il est difficile de l'emballer dans un petit tube. Sa longueur devrait être 7-15 fois plus grande que le diamètre. C’est possible à 20 ans, mais verser du carburant est déjà très gênant.

Vous aurez également besoin d'une tige pour former un canal dans les moteurs à carburant caramel, le carburant brûle le long de la surface du canal et non à partir de la fin de la charge, l'extrémité n'a pas assez de surface. Et pour centrer la tige, vous aurez besoin d'un bossage en bois ou en plastique, dont le diamètre convient au tube en carton et à la tige centrale. Le diamètre du canal devrait être environ trois fois plus petit que le diamètre intérieur du tuyau.

Après avoir inséré le bossage à l'extrémité inférieure du tuyau et la tige dans celui-ci, remplissez la "semoule" de salpêtre et de sorbitol dans l'espace restant. Le carburant refroidit et durcit, mais pas complètement. À partir de ses restes, il est nécessaire de tirer un bâtonnet échantillon - généralement de la taille d’un petit doigt mâle. En l'utilisant, le taux de combustion du carburant obtenu est mesuré. Pour cela, il est filmé sur une vidéo et le temps est enregistré sur la vidéo. Bien sûr, la longueur de la baguette doit être mesurée avant d'être incendiée. Normalement, le caramel au sorbitol doit brûler à une vitesse de 2,6 à 2,8 mm / s, c'est-à-dire qu'un bâtonnet de 5 cm de long brûlera en 17 à 19 s.

La vitesse du flux d’échappement blanc sur cette image est bien supérieure à un kilomètre par seconde! Malheureusement, la fusée elle-même n’est pas aussi rapide, mais il n’est pas très difficile de la rechercher après l’atterrissage.

Après environ six heures, alors que le carburant est encore mou, vous devez retirer le bossage et la tige. Il reste à fabriquer un bouchon en résine époxy à l’inverse du patron: collez un cercle de ruban adhésif sur la surface exposée du carburant pour recouvrir le canal, puis entourez le tube en carton du ruban adhésif, puis versez de la résine époxy avec un durcisseur. Le niveau de résine doit être situé à 0,5 cm au-dessus du bord du tube pour que la résine soit absorbée à son extrémité. Parfois, on fait même trois ou quatre trous de 3 mm de diamètre dans la partie du tube sans carburant, pour que le bouchon en époxy soit mieux tenu. Une fois l'adhésif durci, le moteur est prêt à démarrer. Pour son allumage, les «allumettes électriques» chinois vendues dans les magasins en ligne sont excellentes. Il suffit d'allonger les fils et d'insérer le fusible dans le moteur jusqu'à la prise époxy. Si le moteur s'allume au centre, il ne laissera pas filer.

Mais, volant sur le "classique", le passionné de fusée ressent souvent le besoin de l’améliorer d’une manière ou d’une autre. C'est ici que commence l'invention de diverses compositions et technologies. Le mot magique "perchlorate" excite les coeurs des designers maison. Mais remplacer directement le nitrate de potassium par du perchlorate de potassium ne fonctionnera pas - le carburant aura d'autres caractéristiques. Sans le troisième composant - le catalyseur - la composition présente une combustion puisée pouvant aller jusqu'à une explosion. Et comme il est dangereux de faire fondre le carburant avec le catalyseur, vous devez utiliser une pression à vide chauffée et d’autres objets exotiques inaccessibles à la plupart des fans.

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