Enquanto os detalhes da bomba de Crawford estão sendo afiados, nos prepararemos para os testes: preparar mini-damas, cozinhar um novo tipo de combustível e fazer eletrônicos.
Caramel Fuel v.2
Na edição anterior, decidimos realizar testes da taxa de combustão do combustível sob pressão, como cobaias haverá pequenos bastões de combustível (cerca de 3-4 cm de comprimento). A ideia é a seguinte: lançamos minicargas e inserimos fios de cobre finos (0,1 mm) nelas perpendiculares ao eixo e, em seguida, colocamos fogo no verificador a partir do final. Quando o combustível queimar, o primeiro fio derreterá, o que será um sinal para começar a cronometrar. Então, quando o segundo fio queima, obtemos uma segunda marca de tempo. Sabendo a distância entre os fios e o fato de que o combustível queima na superfície, fazendo cálculos matemáticos simples, obtemos a velocidade de queima em mm / s, e o arduino vai contar o tempo e contar.
Está claro com a lógica do processo, vamos passar para o lançamento das peças. Fabricamos seus corpos em papel impregnado com cola de silicato, que é enrolado em uma barra de aço lisa (pegamos apenas a usada para as guias do estande para medição de empuxo do motor). Como nos foi dito anteriormente, tal projeto é bastante adequado para prevenir a combustão na superfície onde essa combustão não é necessária, ou seja, a blindagem sai. Vamos enchê-lo de combustível.
Acabaram os primeiros reagentes comprados, compramos novos. Em Ruskhim, por algum motivo, não havia nitrato de potássio quimicamente puro, então tivemos que fazer o grau analítico. Por algum motivo, descobriu-se que tinha uma tonalidade amarelada. A tentativa de ferver o combustível com ele não teve muito sucesso - o produto acabou ficando muito marrom e não queria endurecer completamente, a superfície permanecia brilhante e pegajosa, como se estivesse molhada. Eles começaram a pecar com a pureza do salitre e a incapacidade de evaporar completamente a água. Evacuado - o mesmo resultado. Além disso, durante a evacuação, o material emitiu um número significativo de bolhas.
A próxima iteração foi tentar não adicionar água, mas derreter o sorbitol diretamente, adicionando nitrato seco a ele. Após a fervura, o combustível revelou ter quase a mesma qualidade, só que desta vez havia inclusões visíveis de salitre no combustível. Ambos os combustíveis queimaram fracamente e com relutância, com parte do material derretendo e fluindo para fora. Encontramos alguns reagentes iniciais da primeira compra, tentamos cozinhar como antes - o mesmo efeito.
Pensamentos começaram a surgir em minha cabeça sobre a umidade da atmosfera na sala e / ou a umidade dos reagentes iniciais. Encontramos e compramos salitre com pureza de 99,5%, secamos e sorbitol (separadamente, é claro) por 6 horas a uma temperatura de cerca de 60 graus para remover a umidade, evacuamos e colocamos em recipientes lacrados. A presença de cristais de salitre na variante do combustível, cozido sem adição de água, suscitou a ideia de moê-lo antes de adicionar o sorbitol ao fundido. Um moedor elétrico de café ajudou muito neste assunto - o salitre se transformou em pó. Também fomos informados de que a mudança de cor para marrom e a baixa qualidade do combustível podem ser devido ao superaquecimento do sorbitol.
Então, empiricamente, trouxemos a tecnologia para produzir o melhor combustível em nossas condições:
- os reagentes mais puros
- secagem de reagentes antes de cozinhar + evacuação
- armazenamento de reagentes em um recipiente selado
- moer nitrato de potássio antes de usar
- a temperatura de fusão não deve exceder 120 graus
- cozinhar sem adicionar água
O resultado nos surpreendeu muito agradavelmente. Em primeiro lugar, o próprio processo de cozimento tem se acelerado significativamente, já que não há necessidade de evaporar a água do fundido (não levamos em consideração o tempo gasto na secagem - este é um processo quase automático, a aspiração também não demora muito). Em segundo lugar, a qualidade do combustível (tipo, cor, tempo de solidificação) também melhorou significativamente. Parecia que se parecia com a foto da Wikipedia. Em terceiro lugar, o combustível queima muito melhor, uniformemente, sem resíduos e sem gotas derretidas. Essa tecnologia será usada no futuro.
Nas nossas mangas para mini-damas com agulha de costura, fazemos furos perpendiculares ao eixo de diâmetro, passamos o fio pelos furos, abastecemos de combustível e empurramos com cuidado, tomando cuidado para não danificar os fios. O controlo do enchimento é efectuado por pesagem de caixas vazias e cheias. Conhecendo o volume de combustível dentro do verificador e sua densidade, é fácil calcular se a manga está completamente cheia ou ainda existem vazios.
Combustível perclorato
Como a ideia era fazer testes de taxa de queima, decidiu-se testar imediatamente o combustível à base de perclorato de amônio, cuja fabricação foi iniciada. Esse tipo de combustível, por um lado, é mais fácil de fabricar, pois não requer aquecimento e fusão, mas, por outro lado, é mais perigoso devido à sua instabilidade e mais complexo em termos de componentes.
E os componentes de que você precisa são:
- perclorato de amônio - agente oxidante
- pó de alumínio - combustível
- Elastex - aglutinante de poliuretano
- Óleo de rícino - endurecedor para aglutinante
O PHA foi comprado da Ruskhim, o resto dos componentes - da Pyrohobby. Sim, não usamos o pó de alumínio adquirido anteriormente, mas em vez dele usamos o alumínio disperso esférico do grau ASD-6 com um tamanho de grão de <10 μm para aumentar a área de superfície dos reagentes. O perclorato de amônio foi moído no mesmo moedor elétrico de café, mas foi feito de uma maneira diferente: o botão foi fixado no estado ligado e o moedor de café foi conectado à tomada à distância - afinal, PHA é uma coisa perigosa. Recomendamos fortemente que todos sigam as precauções de segurança.
Portanto, para preparar o combustível, você precisa obter a seguinte proporção de componentes por peso:
- agente oxidante - 70%
- — 15%
- — 15%
Deve-se ter em mente que, neste último caso, um aglutinante é entendido como uma mistura de Elastex e óleo de rícino na proporção de 1: 1, que é onde a preparação começa: os componentes do aglutinante devem ser completamente misturados em um recipiente (de preferência plástico ou vidro) e misturados até um estado homogêneo. Em seguida, adicione combustível e oxidante em sequência. Por razões de segurança, acrescente em porções pequenas, mexendo cuidadosamente com a anterior. Felizmente, não há necessidade de lembrá-lo de que, ao cozinhar, não deve haver dispositivos de aquecimento, fontes de fogo ou faíscas por perto - isso pode levar à ignição do combustível. A mistura final é cómodo de fazer com as mãos (é obrigatório - com luvas, pois o PHA é um forte oxidante e não poupa a pele em nada), amassando a massa resultante de aspecto plasticina de cor cinzenta escura.Além disso, uma analogia em aparência e consistência é a areia cinética fina.
Não há necessidade de pressa - tal composição retém sua plasticidade por até 6 horas e finalmente endurece após 24 horas, tornando-se um material bastante duro. Cuidados também devem ser tomados com o combustível solidificado: não é desejável usiná-lo (cortar, furar, etc.) - pode causar incêndio. O combustível resultante foi testado imediatamente. A queima se assemelha a um diamante.
Para o combustível PHA, usamos seringas médicas comuns por 5 metros cúbicos como mangas, e o fio foi inserido nelas usando agulhas das mesmas seringas: enchemos o combustível até o nível do fio, perfuramos o corpo da seringa por dentro e por fora com uma agulha, enfiamos o fio pela agulha, retiramos a agulha, deixando o fio dentro da seringa e continue enchendo o combustível.
Para nós, pessoalmente, trabalhar com combustível perclorato parecia mais fácil e conveniente do que com combustível caramelo. O principal é observar todas as precauções.
Eletrônica de suporte
O princípio de operação do medidor da taxa de combustão já foi descrito acima - não voltarei a isso, mas consideraremos o software e o hardware com mais detalhes. Para o estande, precisamos:
- WiFi-slot
- Expansor de slot
- Display OLED
- Chave liga / desliga N-Channel - 2 pcs.
- Bateria ET ICR16340C
- Célula de energia
- fios, solda, fluxo, conectores
- Bateria 12V de uma chave de fenda
Quase todos os componentes são conectados sem solda, graças ao fator de forma Troyka. A comunicação é realizada via WiFi, os dados são exibidos na interface da web. O sketch é uma versão levemente modificada do firmware que foi usado para o empuxo do motor de medição do suporte, em particular, o script do Highcharts foi tirado de lá, que exibe os dados na forma de um gráfico. Um link para o firmware estará no final do artigo.
No momento, as leituras de pressão são inseridas manualmente, mas planejamos fornecer um sensor de pressão digital e coletar os resultados diretamente dele. Se tudo correr conforme o planejado, atualizaremos as informações do sketch, mas estará no próximo release.
Assim, os eletrônicos são montados, pré-testados, o que significa que você pode realizar testes em pressão atmosférica. Conectamos os fios de contato dos checkers ao estande, conectamos os fusíveis e vamos testar. Os resultados saíram assim: Como esperado, na pressão atmosférica, o combustível PHA perde para o caramelo na velocidade de queima (1,25 mm / s versus 2,85 mm / s), mas este combustível mostra sua maior eficiência a pressão elevada. Pois bem, só temos que esperar a fabricação das conexões e adaptadores para o nosso cilindro, trabalhar com ele na introdução de todas as conexões necessárias e realizar os testes de pressão. Isso é o que faremos na próxima parte. Obrigado a todos pela atenção. Vídeo por artigo:
Esboço do suporte para medição da taxa de queima de combustível.