로켓 캔디

Rocket Candy 또는 R-Candy는 설탕으로 연료로 만들어지고 산화제를 함유한 모형 로켓용 로켓 추진제의 일종이다.추진제는 연료, 산화제 및 첨가제의 세 가지 구성 요소로 나눌 수 있습니다.과거에는 수크로스가 연료로 가장 많이 사용되었습니다.현대의 제제는 생산의 용이성을 위해 가장 일반적으로 소르비톨을 사용한다.가장 일반적인 산화제는 질산칼륨이다₃.질산칼륨은 나무 그루터기 제거제에서 가장 흔하게 발견된다.첨가제는 여러 가지 다른 물질일 수 있으며 촉매 역할을 하거나 발사 또는 비행의 미관을 향상시킵니다.전통적인 설탕 추진제 제제는 일반적으로 65:35(13:7)의 산화제 대 연료비로 ^[1]제조됩니다.

설탕 기반 로켓 추진체를 준비하는 데는 많은 다른 방법들이 있다.건식 압축은 가열이 필요 없으며 구성 요소를 연삭한 다음 모터로 패킹하기만 하면 됩니다.그러나 이 방법은 심각한 ^[2]실험에는 권장되지 않습니다.건열은 실제로 크노를₃ 녹이는 것이 아니라 설탕을 녹여 크노₃ 알갱이가 설탕에 부유하게 된다.

특정 임펄스, 총 임펄스, 추력은 일반적으로 다른 복합 모델 로켓 연료보다 같은 양의 연료에 비해 낮지만 로켓 사탕은 훨씬 저렴합니다.

미국에서는 로켓 캔디 모터를 만드는 것은 합법이지만, 저폭발물 사용자 허가 없이 운반하는 것은 불법이다.이들은 아마추어 모터로 간주되기 때문에 일반적으로 사용자가 트리폴리 로켓 협회 고출력 레벨 2 인증을 소지해야 하는 허가된 트리폴리 로켓 협회 연구 발사에서 발사됩니다.사용자는 또한 FAA 비행 면제를 신청하여 이러한 모터를 사용하여 출발할 수 있습니다.

구성 요소들

로켓 사탕은 크게 세 가지 성분으로 나눌 수 있다: 연료, 산화제, 첨가제.연료는 연소되는 물질로, 노즐에서 나오는 추력을 제공하는 빠르게 팽창하는 가스를 방출합니다.산화제는 연소 과정에 필요한 산소를 공급합니다.첨가제는 촉매가 되어 연소 속도를 높이거나 연소를 보다 효율적으로 할 수 있습니다.그러나 일부 첨가제는 보다 심미적이며, 발사 시 불꽃과 불꽃을 더하거나 공기 중에 로켓을 쉽게 따라갈 수 있도록 연기를 더할 수 있습니다.

연료

포도당, 과당, 그리고 수크로스를 포함한 많은 다른 설탕들이 로켓 사탕의 연료로 사용될 수 있습니다; 하지만 수크로스가 가장 흔합니다.음식에 감미료로 흔히 사용되는 설탕 알코올인 소르비톨은 연소 속도가 느리고 덜 부서지기 쉬운 추진제를 생산합니다.이를 통해 추진제 입자 ^[3]균열이 발생할 위험이 줄어듭니다.과당과 포도당과 같이 이중 결합 산소를 가진 설탕은 열적으로 안정성이 떨어지고 ^[4]과열되면 캐러멜화되는 경향이 있지만, 준비하기 쉽도록 녹는점이 낮습니다.소르비톨과 같이 알코올 그룹만 있는 설탕은 이러한 분해가 훨씬 덜 쉽습니다.일반적으로 사용되는 다른 당류로는 에리스리톨, 자일리톨, 락티톨, 말티톨 또는 만니톨이 있다.

산화제

설탕 모터의 준비에 가장 많이 사용되는 산화제는 질산칼륨(KNO₃)입니다.나트륨과 질산칼슘뿐만 아니라 나트륨과 ^[5]질산칼륨의 혼합물과 같은 다른 산화제도 사용될 수 있다.KNO는₃ 정원용품을 취급하는 점포에서 입상 '덤프 리무버'를 구입하면 구입할 수 있다.거의 사용되지 않는 다른 산화제는 암모늄과 과염소산칼륨이다.

질산칼륨을 사용하는 경우 산화제와 관련하여 두 가지 주요 문제를 해결해야 합니다.가장 중요한 문제는 소재의 순수성입니다.구입한 자재가 만족스러운 성능을 발휘하지 못할₃ 경우 KNO를 재결정해야 할 수 있습니다.추진제의 산화제 부분과 관련하여 두 번째 중요한 문제는 입자의 크기이다.대부분의 추진제 제조업체는 100 메쉬(^[2]약 150 μm) 이하의 작은 입자 크기보다 KNO₃ 접지를 선호합니다.이것은 커피 분쇄기를 사용하여 할 수 있다.암석 텀블러는 고운 알갱이 모양의 혼합 파우더로 가공하는 데도 사용할 수 있다.

첨가물

로켓 추진제의 연소 특성을 수정하기 위해 첨가제가 종종 첨가됩니다.이러한 첨가제는 추진제의 연소율을 높이거나 낮추기 위해 사용될 수 있다.일부는 불꽃이나 연기의 색을 바꾸는 데 사용됩니다.또한 가소제나 계면활성제와 같은 추진제 자체의 특정 물리적 특성을 수정하여 제제의 주조를 용이하게 하는 데도 사용할 수 있습니다.실험용 첨가물에는 여러 종류가 있는데, 여기에 열거된 첨가물은 가장 일반적으로 사용되는 것 뿐입니다.

금속 산화물은 설탕 추진제의 연소 속도를 증가시키는 것으로 밝혀졌다.이러한 첨가물은 ^[3]1~5%의 수준에서 가장 잘 작용하는 것으로 밝혀졌다.가장 자주 사용되는 것은 산화철입니다.적색 산화철은 노란색, 갈색 또는 검은색보다 구하기 쉽기 때문에 가장 자주 사용됩니다.갈색 산화철은 압력 하에서 비정상적인 연소 속도 가속 특성을 보입니다.

숯, 카본 블랙, 흑연 등의 형태의 탄소는 설탕 제제의 연료로 사용될 수 있으며 때로는 연료로도 사용됩니다.그러나 대부분의 경우 소량의 탄소가 불투명제로 사용되어 눈에 보이는 연기 자국을 만든다.카본은 히트 싱크 역할을 하여 연소 열의 일부를 모터 케이스로 빠르게 전달하지 않고 추진제 안에 보관합니다.

설탕 제제에 알루미늄이나 마그네슘과 같은 금속 연료를 사용할 경우 산화제에서 산의 흔적이 발견되면 위험이 있습니다.산성 물질은 금속과 쉽게 반응하여 수소와 열을 발생시킬 수 있는데, 이는 위험한 조합이다.약한 염기를 추가하면 산성 물질을 중화시켜 위험을 크게 줄일 수 있습니다.

티타늄 금속 플레이크 또는 스펀지(크기 약 20 메쉬)를 설탕 제제에 5~10% 수준으로 첨가하여 불꽃과 연기를 발생시키는 경우가 많습니다.^[4]

계면활성제는 설탕 추진제의 녹는 점도를 낮추기 위해 사용된다.예를 들어 프로필렌 글리콜은 수크로스 기반 추진제의 ^[3]녹는 점도를 낮추는 데 도움이 됩니다.

제제

일반적인 설탕 추진제 제제는 일반적으로 13:7 산화제 대 연료비(중량비)로 제조됩니다.그러나 이 제제는 연료가 약간 ^[4]풍부하며 최대 10%까지 변경될 수 있습니다.아마추어 로켓으로 비행할 수 있는 많은 다른 방법들이 있다.

준비

설탕으로 만든 로켓 추진체를 준비하는 데는 많은 다른 방법들이 있다.이러한 방법에는 건식 압축, 건식 가열, 용해 및 가열이 포함됩니다.후자의 두 가지 방법은 추진제를 가열하는 것입니다.

건식압축시 당분과 질산칼륨을 가능한 한 곱게 분쇄한 후 볼밀 또는 텀블러에 혼합하여 균일한 혼합을 확보한다.이 혼합물은 검은 가루를 총구 장전 소총에 넣는 방법과 유사하게 모터 튜브에 압축됩니다.그러나 이 방법은 심각한 실험에는 거의 사용되지 않으며, 이 방법을 사용하기로 결정하기 전에 신중한 안전 고려가 이루어져야 합니다.

설탕 기반 로켓 추진체를 준비하는 또 다른, 더 흔하고 안전한 방법은 건식 가열이다.먼저 질산칼륨을 분쇄 또는 분쇄하여 고운 가루로 만든 후 분말설탕과 완전히 혼합하여 가열한다.이 방법은 KNO의₃ 녹는 온도가 323°C(613°F)이기 때문에 질산칼륨을 실제로 녹이는 것이 아니라 당을 녹이고 녹인 설탕으로 KNO의₃ 입자를 코팅한다.Sugar Shot to Space 프로젝트의 Rick Maschek이 사용한 이 방법의 대안은 질산칼륨을 분쇄하거나 분쇄하지 않아 소르비톨을 곡물의 '설탕' 연료로 사용할 때 뜨거운 용융물이 쏟아질 수 있을 정도로 점도가 낮습니다.용융 프로세스는 자동 점화 ^{[citation needed]}핫스팟을 생성하지 않도록 열 분쇄기를 사용하여 수행해야 합니다.

James Haume는 용해와 가열 ^[6]방법을 지지한다.추진제를 용해하고 가열하면 실제로 추진제의 두 요소가 모두 용해되어 결합됩니다.먼저, 석유공사와₃ 설탕을 냄비나 소스팬에 넣습니다.그리고 나서, 석유공사와₃ 설탕이 완전히 녹을 수 있을 만큼 충분한 양의 물을 첨가한다.그 혼합물을 데워서 물이 증발할 때까지 끓인다.그 혼합물은 여러 단계를 거치게 될 것이다: 먼저 끓이고, 그 다음에 거품을 내고, 뱉고, 그리고 나서 부드러운 크림 같은 농도가 될 것이다.가열하기 전에 설탕과 KNO를₃ 물에 녹이는 것에는 몇 가지 장점이 있습니다.한₃ 가지 장점은 KNO와 설탕이 모두 완전히 용해되기 때문에 잘게 가루로 만들 필요가 없다는 것이다.이 준비 방법은 또한 결과 추진제가 냄비에서 캐러멜화에 저항하게 하여 모터에 넣을 수 있는 시간을 더 줍니다.

성능

설탕 기반 로켓 추진제는 평균_sp 115초에서 130초 사이의 I(특이 충격)를 가진다.APCP(과염소산아모늄 복합추진제)의_sp 평균 I와 비교해서 180~260초이다.표준 35:65 비율의₃ 소르비톨 및 KNO 기반 추진제는 110~125초의 I를 사용할_sp 수 있습니다.그러나 첨가제가 첨가된 소르비톨과 KNO₃ 로켓은 최대 ^[4]128초의 비충격을 가진 것으로 기록됐다.

자일리톨과 KNO₃ 기반 로켓 추진제는 100초까지의 특정한 자극을 줄 수 있다.이러한 장치의 연소율은 약 1.3mm/s입니다.덱스트로스 및₃ KNO 기반 연료는 137초의 ^[7]I를_sp 수행할 수 있습니다.전체적으로 설탕로켓의 성능 특성은 프로급 추진체에 근접한다.

적용들

로켓 캔디는 때때로 "캐러멜 캔디"라고도 알려져 있는데, 이는 버트랜드 R.에 의해 대중화된 용어이다. 브린리는 1960년에 출판된 아마추어 로켓에 관한 그의 선구적인 책인 '아마추어들을 위한 로켓 매뉴얼'에서 이렇게 말했다.이 추진제는 Homer Hickam이 그의 베스트셀러 회고록 Rocket Boys에서 묘사한 아마추어 로켓 중 일부에 사용되었다.

로켓 사탕은 중령이 묘사한 작은 아마추어 로켓에도 사용되었다.찰스 M. 파킨은 1958년 7월부터 몇 가지 문제에 대해 장문의 Electronics Illustrated 기사에서 계속되었다.Parkin은 전기 프라이팬을 용해 작업의 열원으로 사용하여 추진제 혼합물을 만드는 방법을 설명했습니다.이 기사는 1959년에 출판된 파킨의 책 "아마추어들을 위한 로켓 핸드북"에 전재되었다.파킨의 기사는 1950년대 후반과 1960년대 초반부터 아마추어 로켓 그룹들 사이에서 로켓 사탕 추진제의 인기를 높이는 데 기여했다.

설탕 연료 로켓은 2000년에서 ^[8]2003년 사이 하마스가 이스라엘을 공격했을 때처럼 전쟁용 원유 무기로 사용되어 왔다.

슈가샷 투 스페이스(SS2S) 프로그램은 고도 100km(62mi)에 해당하는 '슈가 추진제'를 탑재한 로켓을 ^[9]우주로 쏘아 올리는 것을 목표로 만들어졌다^{[by whom?]}.더블 슈가 샷 로켓은 목표 ^[9]고도의 3분의 1인 33km(21mi)에 도달하게^[when?] 된다.Extreme Sugar Shot 로켓의 1단 이중 펄스 설계 모터 프로토타입인 첫 번째 Mini Sugar Shot 로켓은 치명적인 모터 오작동이 발생하기 전 4 킬로미터 (2.5 mi)의 고도에 도달했다; 두 번째 Mini Sugar Shot 로켓과의 접촉은 마하 1을 초과하는 거의 6 킬로미터 (3.7 mi)의 고도에서 상실되었다.2017년 SS2S 팀의 Rick Maschek과 Chris Covany는 150mm 질산칼륨 소르비톨 추진제 로켓을 마하 2.5 이상의 속도로 발사하는 데 성공했으며, 같은 해 말 SS2S 팀의 Rick과 Eric Beckner는 300MMMB 모터의 정적 모터 테스트에 성공한 두 가지 중 첫 번째인 '설탕' 모터 테스트를 수행했습니다.대형 '설탕' 모터를 보여주는 마티어 로켓(FAR) 설비를 만들 수 있다.현재 기존의 2단 로켓 설계로 계획되고 있으며 우주진출 목표를 달성할 것으로 예상되는 익스트림 슈가샷 로켓은 ^[when?][9]아직 완성되지 않았다.

「 」를 참조해 주세요.

• 흑색 분말 로켓 모터

레퍼런스

외부 링크

• 소르비톨(캔디) 로켓과 로켓 모터를 특징으로 하는 스페인어로 된 아마추어 로켓 웹 페이지.
• 리처드 나카의 실험 로켓 웹사이트.
• 재결정 로켓