Ракеты...  Ракетная химия:

Фероксидные катализаторы в карамельном топливе

Влияния окислов железа на скорость горения карамельного топлива.

Исследование 1

В общем и целом каталитическое влияние окислов железа хорошо известно и неплохо изучено. Известно, что окислы железа увеличивают скорость горения, в частности и карамельного топлива. Известно также, что оптимальная добавка катализатора находится в районе 1% к массе топлива.

Однако, ещё известно, что каталитическая способность зависит не только от химического состава, но и от физической структуры катализатора. Последняя в свою очередь зависит от способа получения катализатора.

В результате, если возникает необходимость использовать катализированное топливо, хочешь не хочешь, необходимо провести ряд замеров, или тестов, чтобы определить скорость горения топлива с используемым катализатором. Именно это и пришлось проделать мне, а заодно и получить ответы на некоторые вопросы, которые могут быть интересны любому любителю ракетостроения.

    Исследовалась стандартная плавленая сорбитовая карамель и сахарная карамель типа RCandy. В качестве катализаторов использовалась добавка 1% моногидрата окиси железа FeOOH (гидроксида) и окись железа Fe2O3, полученные по способу 1 , описанному в соответствующей статье. Кроме того, протестировано влияние дополнительного помола 30 сек. в кофемолке на оба катализатора, причем для Fe2O3 проверялось также влияние предварительного помола исходного сырья, т.е. помола FeOOH до отжига. Все варианты составов указаны в Таблице 1.

Процесс замера скорости горения проводился с помощью видеокамеры. Сжигались образцы высотой 50мм и диаметром 15мм в бронировке. Результаты измерений представлены в Таблице 1 и на Рис.1. Образец №8 ушел от торцевого горения, данных по нему пока нет.

Каковы же основные выводы можно сделать из полученных даных?

  1. - С молотым Fe2O3 получена очень приличная скорость горения сорбитового карамельного топлива - 4,9мм/с, что соответствует 80%-му приросту;
  2. - Fe2O3 более активный катализатор, чем FeOOH;
  3. - небольшой помол не дает заметного увеличение активности катализатора Fe2O3;
  4. - предварительный помол FeOOH перед отжигом до Fe2O3 не дал положительного эффекта, скорее наоборот.
  5. - и, наконец, самое главное - вырисовалась технология получения хорошего катализатора. Сначала получаем химическим способом FeOOH, затем отжигаем его до Fe2O3. Помол необязателен. Эффективность такого катализатора - 80% для сорбитовой карамели.
/kia-soft 26.05.2009/

P.S.
   Исследования ракетчика vega, показали возможность получения скорости на катализированной сахарной крамели до 8 мм/с. В рамках поставленных мною условий такой скорости получить не удалось. Более того, выявлен некоторый предел скорости горения с конкретным катализатором 4,8-4,9 мм/с, практически не зависящий от состава и технологии изготовления карамельного топлива.

Исследование 2
На следующем этапе были проведены тестовые исследования фероксидных катализаторов полученные по способу 2. Основная цель испытания была проверка качества получаемых окислов. Однако есть определенный интерес с точки зрения подтверждения результатов, полученных на первом этапе. Кроме того, были проверены каталитические возможности нового соединения железа, а именно FeCl3. Итоги прожига показаны в Таблице 2 и на диаграмме Рис.2. Исследовалась только возможность катализирования сорбитовой карамели, полученной плавлением, но выводы все-равно достаточно интересны.

Во-первых, скорость горения катализированного состава прежде всего зависит от скорости горения исходного некатализированного. Катализатор дает, так сказать, относительный разгон, который постоянен, если его выразить в процентах. Так для Fe2O3 получены те же ~80% разгона.

Во-вторых, подтверждено нормальное качество фероксидов, полученных из хлорида железа.

В-третьих, показана высокая каталитическая способность (~100%) самого хлорида FeCl3. Единственный недостаток для использования FeCl3 в качестве катализатора для карамельного сорбитового топлива - медленное застывание шашек с добавкой хлорида. По крайней мере, за неделю шашка такого состава не потеряла пластичности. Это свойство, правда можно использовать в несколько иной сфере, например при изготовлении бикфордова шнура.

P.S.
   Конечно, делать умозаключения на основании единственного "замера" не очень корректно. Тем не менее, результаты исследования 2 не входят в противоречия с результатами первого исследования, более того, подтверждают и дополняют их. Исходя из этого считаю, что сделанные выводы достаточно обоснованы.

***