A lőporos motorok

Mint a rakéták általános ismertető cikkéből kiderült, a rakéták működésükhöz valami formában üzemanyagot kell felhasználjanak. Milyen üzemanyagot érdemes használni modellrakétánk számára? Valami olyat, ami a nap 24 órájában készen áll arra hogy felhasználjuk, valami olyat ami hosszú időn át használható marad. És ami a legfőbb szempont, segítségével kis méretű rakétamotorokat készíthetünk, viszonylag könnyen és gyorsan. Az üzemanyag tehát nagyon fontos.

Rakétánk teljes egészében az üzemanyagra fog épülni! De mért van ennek ekkora jelentősége? Nos az üzemanyag milyensége és mennyisége határozza meg egy rakéta motor teljesítményét. A motor teljesítménye pedig magát a motort. Sőt a teljesítmény lesz az a szempont is, ami meghatározza hogy milyen modellrakéták építéséhez használható. Modellrakétának ezért értelemszerűen szilárd hajtóanyag felel meg a leginkább.

A legelső üzemanyag amit egyáltalán rakétában felhasználtak az a fekete lőpor volt. Sőt magának a lőpornak köszönhetően találták fel a Kínaiak a rakétát. A feketelőpor mind a mai napig használatos rakétaüzemanyagként. Azt gondolnánk, felhasználása többnyire tűzijáték rakéták meghajtásában merül ki, de valójában a legtöbb gyári modellrakéták számára készített motor feketelőport használ üzemanyagnak. A lőpor egyáltalán nem jó rakétahajtóanyag, mert a kémiailag ideális összetétel hajlamos a túl gyors égésre, ami motorrobbanáshoz vezethet. Az ideális lőpor keverési aránya a hagyományos: 75/15/10 (Kálium-nitrát/Szén/kén)

Gyári ESTES motor

A gyártók mégis a lőport választják, mert a keverék kémiailag nagyon stabil, és biztonságos. Ellenáll a fizikai hatásoknak (ütés súrlódás) A lőpor üzemanyagú motorok megbízhatóak, egyáltalán nem hajlamosak a bedöglésre, mivel a lőpor alkotórészei nem nedvszívóak, és összekeverve nem lépnek semmilyen reakcióba egymással, amíg el nem érik a gyulladási hőmérsékletet. Így hosszú tárolási idő után is felhasználhatóak maradnak.

Az égési sebesség szabályozására több eljárás is létezik. Az egyik legelterjedtebb megoldás, hogy a lőpor ideális összetételét megváltoztatva, erősen pozitív irányba toljuk el a szén arányát. A sok szén hatására a kémiai reakciók lassulnak. Ez egyben azt is jelenti, hogy némileg csökken az adott lőpormennyiségből kihozható teljesítmény. A másik gyakori eljárás, hogy az ideális összetételű lőport erős hidraulikus prések segítségével, több tonnás nyomással a lehető legnagyobb sűrűségűre préselik. Az egy tömbbé préselt lőpornak nagyon jól meghatározható égésfelülete lesz, ezért ennek szabályozásával beállítható az adott körülmények között elégetendő lőpor mennyisége.

Magyarul, minél kisebb felületen ég a lőpor annál kisebb teljesítményt ad le a motor. Ezzel a motornyomás olyan szinten tartható, ahol a lőpor égési sebessége ideális marad. Ezt az eljárást alkalmazzák a gyári lőpor üzemanyagú rakétamotoroknál. Amatőr körökben inkább az előbbi eljárás a járható út, mivel nem könnyű a lőport kellően összetömöríteni.

Illetve lehet kísérletezni olyan motor kialakítással, ahol egy tömörítési mértékhez van kalibrálva az égésfelület. De ez kétesélyes dolog, elég egy kisebb tömörítési hiba, és az üzemanyagblokkban olyan zóna jöhet létre ahol a lőpor lazább szerkezetű, ilyenkor fennáll a motorrobbanás kockázata. Valamint a tömörítést nehéz reprodukálni megfelelő gépek hiányában, és ezért a különböző motorokban nagy teljesítménybeli eltérés is elképzelhető. De ami problémásabb, hogy egyazon motor működési ideje alatt is erősen ingadozhat a teljesítmény.

A feketelőpor továbbá azért nem jó üzemanyag, mert a fajlagos impulzusa (ISP) alacsony. (160) Ez azt jelenti hogy hány Ns teljesítményt lehet kihozni belőle 1kg anyag felhasználásából.

Amatőr körökben a lőporgyártás kérdése is problémás. Az üzemanyagnak való lőpor könnyen reprodukálható kell legyen. Ezért nem célszerű nagy szemcseméretű alkotórészekből olyan rossz minőséget gyártani, ami ideális arányok mellet is éppen csak elég tolóerőt szolgáltat. Sokkal kifizetődőbb jó minőségű lőport készíteni golyósmalom segítségével, majd ehhez megfelelő arányban hozzákeverni a többlet szenet. Sőt akár együtt malmozni. Én a következő arányú lőpor összetételt ajánlom üzemanyagnak: 66/23/11 (KNO3/C/S) Alaposan megtömörítve akár furat nélküli üzemanyagblokkokhoz is használható.

Gyári ESTES motor

A feketelőporos motorok kis tolóerőt biztosítanak, ehhez képest komoly falvastagság és erős motor szükséges, ami nagy sújt jelent. Rendszerint rövid üzemidejű, kis méretű motorok készítésére alkalmas, 10Ns ig könnyen elkészíthető, és jól működik. Nagyobb teljesítményen kezdődnek csak igazán a problémák a lőporral. Végigfuratos üzemanyag geometriát nem ajánlom, furat nélküli, tömör blokkokal kellően szűk fúvókával jó motorok készíthetőek, ki kell használni a feketelőpor gyors égését. Kezdő rakétásoknak nem ajánlom ezt az üzemanyagot, sok csalódás fogja érni őket.

© 2009 pyromaster.org - Minden jog fenntartva.

Köszönet | Impresszum | Pirotechnikai fórum