NH4ClO4/Al/silikón

Všeobecné vlastnosti:

Chloristan amónny ako okysličovadlo patrí jednoznačne medzi favoritov, a to aj napriek jeho niektorým nevýhodám, ktoré sú však dnes už aj v amatérskych podmienkach dobre zvládnuteľné. TPH s týmto oxidantom dáva špecifický impulz rádovo +/-200s (1962Ns/kg), nie nadarmo sa používa napríklad v boosteroch raketoplánov, rôznych bojových raketách a pod., rozšírený je (najmä v USA) medzi modelármi. Príprava je veľmi jednoduchá a pri dodržaní potrebných opatrení aj pomerne bezpečná. Pri príprave sa nič nevarí, nesuší, len sa zmiešajú zložky a je hotovo. TPH nie je citlivá na vzdušnú vlhkosť. Odmenou bude krásny let s efektným plamenným chvostom.

Napriek všetkým výhodám má AP aj značné nevýhody. Medzi prvými spomeniem typické pulzácie, veľký exponent horenia a tým aj riziko, že z motora bude delobuch a nekompatibilita s niektorými surovinami (nesmie sa miešať s KClO3, Mg bez ochrany chromátovaním, aminicky tvrdenými epoxidmi, dusičnanmi). TPH je citlivá k zahradeniu, papierové motory znesú cca Kn = 140, ale budeme sa však snažiť toto číslo ešte zvýšiť, a kovové motory zatiaľ nemáme odskúšané.

TPH z tejto zmesi sa dá krájať nožom či rezať pílkou na železo, existuje aj možnosť vyvŕtať centrálny kanálik. Separácia pracovných nástrojov nie je potrebná, silikón má autoseparačné vlastnosti.

Príprava:

Najdôležitejší krok prípravy je správne nazrniť AP. Táto operácia je natoľko dôležitá, že prakticky rozhoduje o výsledku. Horenie TPH s AP vystihuje obrázok č.1.

Obr. č.1: Horenie TPH na báze AP/Al/HTPB (zdroj: internet, neznámy autor)

Horenie prebieha na kryštáloch AP, pričom roztavené palivo (HTPB, silikón, PU) vytvára medzi kryštálmi natavenú vrstvu. Z toho vyplýva jedna dôležitá vlastnosť tejto TPH: pri malej zrnitosti kryštálov, resp. pokiaľ sa v zmesi nevyskytujú veľké častice AP, prekryje natavená vrstva paliva horiaci kryštál AP, celá zmes zhasne a následne sa rozhorí v celom objeme. Tento proces spôsobuje typické AP-čkové pulzácie, ktoré môžu spôsobiť až haváriu modelu alebo výbuch motoru. Taktiež je táto TPH citlivá na zahradenie, keďže jej exponent horenia je veľký (so zvyšujúcim sa tlakom rastie rýchlosť horenia exponenciálne) a nesprávne zvolené zahradenie môže viesť k veľkým ranám. Tento problém však nie je u silikónom pojenej zmesi až tak vypuklý ako napríklad pri spojive na báze PVC + DBF. Na opačnej strane stojí iný extrém - príliš veľké častice AP; v komerčnej hrubej kryštalickej forme (cca 500-700µ) je tento oxidant nepoužiteľný, nakoľko spojivo s práškovým hliníkom nevyplní veľké medzery medzi kryštálmi. Takéto medzery spôsobia to, že horúce spaliny preniknú do pórov v TPH, zahradenie sa zvýši nad únosnú hranicu a motor buchne. Na vyplnenie tak veľkých medzier by sme museli použiť viac spojiva, čo má samozrejme dosah na parametre výkonu. Riešenie je ale jednoduché. AP stačí veľmi krátko pomlieť v trieštivom mlynčeku, alebo ja osobne preferujem mletie v trecej miske. Výsledná zrnitosť má byť taká, že voľným okom vidíme malé aj veľké kryštály a aj máličko prachovej zložky, pričom prachové, malé a aj veľké častice rovnomerne vypĺňajú priestor medzi sebou bez vzduchových medzier. Pokiaľ sa mi zdá, že som to s mletím prehnal, a rozomlel som všetky veľké kryštály tak pridám do zmesi trochu hrubého AP. Hliník doporučujem používať jemnosti púdru, avšak pyrohliník sa na tento účel moc nehodí, lebo za 1) je ho škoda, za 2) obsahuje cca 12% dreveného uhlia, za 3) nejakým mne neznámym mechanizmom vytvára veľa strusky. Silikón je odskúšaný Lukoprén N 1000, ktorý je riedky a bez plnív a Lukopren N Super, ktorý je hustejší a vytvára viac strusky.

Konzistencia, plnenie motora:

Konzistencia tejto zmesi je ako drobivá plastelína, ideálne je plniť segmenty lyžičkou a hneď utláčať, aby nevznikali vzduchové bubliny. Zmes je najlepšie miešať v tomto poradí: do odváženého silikónu sa nasype hliník s katalyzátorom. Po dokonalom premiešaní sa nasype AP a znovu sa premieša. Nakoniec sa kvapkadlom nakvapká tužidlo. Odporúčam dať tužidla menej, asi tak 50-75% odporúčaného množstva, pretože zmes pri odporúčanom množstve rýchlo zhustne (rádovo minúty, tzv. sa "zgrcne") a práca s ňou je ďalej obtiažna, zle sa plní a hlavne sa ťažko pechuje. Následkom toho môžu vzniknúť v jadre vzduchové medzery so známymi dôsledkami.

Pomery zložiek, výkon:

Táto TPH bola skúšaná zatiaľ iba v kanálikových motoroch, pre čelné motory nebude príliš vhodná, pretože je pomalá a navyše veľmi tepelne zaťažuje motor, čím vzrastajú nároky na materiál. TPH bola skúšaná v troch modifikáciách:

1. 75% AP, 5%Al, 20% silikón + 2%Fe2O3 (Isp = 196, T = 3000K)
2. 68%AP, 12%Al, 20% silikón + 2%Fe2O3 (Isp = 196, T = 3000K)
3. 64%AP, 16%Al, 20% silikón + 2%Fe2O3 (Isp = 196, T = 3000K)

Všetky tri kombinácie majú približne rovnaký výkon aj teplotu horenia. Použiteľnosť, efektnosť a hlavne subjektívny pocit budú popisované v ďalších článkoch.

Obr. č.2: Závislosť Isp a teploty od pomeru zložiek; v grafe nie je zahrnutý vplyv Fe2O3

Obr. č.3: Atmosférické horenie TPH 68%AP, 12%Al, 20%silikón + 2%Fe2O3

Konštrukcia motoru:

Táto TPH kladie veľké nároky na materiál motoru. Bezpodmienečne je potrebná keramická tryska, plášť môže byť papierový, ale je dobré naimpregnovať vnútro epoxidom; horúce spaliny si inak v zlomku sekundy vyhlodajú cestu cez papier von.

Obr. č.4: Plášť motoru bez impregnácie; po cca 0,5s spaliny vyhlodali dieru cez plášť, priemer trysky ostal nezmenený. Video z tohto testu si môžte pozrieť tu https://www.youtube.com/watch?v=KUOrNanQlFA

Obr. č.5: Motor s plášťom napusteným epoxidom už pracoval správne; z trysky trčí struska z Al2O3

Neboli nájdené žiadne príspevky.