铁拳执事 蔚 特效:微型火箭技术－为初学者设计的快速制作技术-火箭技术-科创论坛-发展科技爱好 倡导科学...

第一章：用两分钟制作一枚喷管的技术-----卷芯喷管


(  自适应烧蚀环氧树脂喷管技术已经成功应用,请看这里:http://bbs.kechuang.org/read.php?tid=8778&page=e&#a)


　　当然，在两分钟内做出一只喷管可能不行，但却可以用二十分钟做出十个喷管。

　　概念：即用卷纸将喷口芯管与发动机外壳进行适配的喷管制作方法,我将这种方法做出来的喷管命名为“卷芯喷管”.
　　设计思路: 纸张无疑是最易得到最便宜的材料之一,如果能用纸制作喷管将是十分方便的,我曾经尝试过完全用纸卷制的喷管,但就算涂了防火材料,效果都不理想.纸制喷管无法抵受燃气的衣帽间冲刷,被严重扩孔.


　　粘土制作的喷管很不错,坚实而耐火，没任何变形.但制作不易.在城市,找到合适的粘土并不容易.这种喷管对很多初学者来说是不实际的.


　　来到这步,思路就清晰了.喷管最易被烧蚀的是喷口,纸制喷管除喷口其外围是完好的,那用耐火材料做喷口芯管,纸做外围,那就可以完美解决问题------卷芯喷管的概念就这样诞生了.

＜一＞材料选择:
　　喷口芯管材料: 最好用绝缘陶管,这种陶管在电热材料店有售,有各种直径各种长度可以选择.我买了两种,一种8MM*4MM*13MM (外径*内径*长度).另一7MM*3MM*10MM. 一包估计有2000多粒,但店主就是不肯散卖,我唯有买了两大包, 一辈子都用不完了. 价格为15元每包,平均每个的价格很便宜.



　　这种陶管也可以在其它地方找到,我曾经有支电铬铁里面的绝缘管就是这种陶管,但现在不多见了. 每个人都能找到的就是这个了:三角垫, 那三支陶管内径通常是2.5MM-3MM,这个尺寸可以使用.



　卷纸材料: 最好用牛皮纸,其次是美术用的厚卡纸

　胶粘剂: 最适合为农机胶,环氧树脂,502


＜二＞制作
　　首先剪裁纸条,宽度为为发动机壳体内径的1倍--1.2倍.陶管的长度与纸条齐宽




如果使用的是成品陶管长度小于内径尺寸,则芯管应与喷管内头(燃气入口)齐平


混合农机胶或环氧，涂在栽好的纸条上，包着芯管的头段要涂多些，使芯管与纸层结合牢固．
 


将纸条紧密整齐地卷成喷管，注意尽量避免纸层间的间隙


喷管直径卷到发动机外壳内径的９５％


喷管与外壳的配合不能太紧，否则５０２无法渗进内部．


到此，一个喷管就制作完成了

技术延伸

　可能部分人还是无法找到陶管喷芯．不怕，动脑就有办法．这个东西每个人都可以找到了：螺母

　一个螺母无法安装，但将多个串起来就可以了．

　一般需要６个３－４ＭＭ螺母，用长螺丝串起来．农机胶要涂多些，这样才能充满螺母与纸管的间隙


卷好喷管后，将螺丝拧出


完成的螺母喷管


办法还有，比如电池里面的石墨条，可以钻孔后尝试制作芯管．其它一切合适的材料，只要发挥你的创意的思考．

＜三＞特性分析

　　卷芯喷管制作简易，但由于是通过胶粘剂结合纸层的，那性能很大程度就决定性于胶粘剂的纸层的卷制质量．发动机点火后，燃气流很快加热芯管，然后芯管与纸层间的胶粘剂开始分解，分解一定时间后就会失去结合力，芯管被喷出．所以芯管的胶粘剂最好是热固性的能耐一定温高，易得的基本就是环氧树脂的农机胶，其中农机胶便宜（０．５元）使用方便是不错的选择．

　　优点：取材容易，成本低廉
　　　　　不需要模具辅助
　　　　　制作简单，周期短
　　　　　可能实现批量制作　
　　缺点：强度有限，承受压力较低
　　　　　有效工作时间短，通常在２－３Ｓ　
　　　　　质量受手工技巧影响大，性能波动大

好，我们需要记住卷芯喷管的这些特性，这样就可以知道这种喷管可以在哪些场合使用了．　　　　 [ 此贴被ABC在2008-10-25 15:47重新编辑 ] 本帖最近评分记录： 共 1 条评分 隐藏 生化魔神rdx 科创币 +5000 2008-09-02 强烈赞扬 评价一下你浏览此帖子的感受
精彩
感动
搞笑
开心
愤怒
无聊
灌水 坩埚、真空泵、温度计、恒温箱……点击这里淘超值实验器材 暂别 回复 引用 举报顶端 ABC

UID：4565

• 注册时间2008-02-06
• 最后登录2011-03-10

• 发帖826
• 搜Ta的帖子
• 精华 10
• 科创币13609
• 学术分47

访问TA的空间加好友用道具

级别: 教授

发帖

826

科创币

13609

学术分

47

• 关注Ta
• 发消息

只看该作者 1楼 发表于: 2008-09-02 第二章：无加热冷混合推进剂技术 建设科创，诚邀各路高手担任版主 第二章：无加热冷混合推进剂工艺 －－粉压推进剂

＜一＞设计思路：

　　尽管论坛有不少人尝试不同的推进剂，但我从来都是支持先专一发展ＫＮＤＸ，因为这种推进剂综合性能实在太优秀了，对于业余条件来说，ＫＮＤＸ优点很多：
＊有合适的比冲
＊材料便宜易得
＊制作和使用都较安全
＊可浇注，工艺性好
＊燃速适当而且可以通过催化剂调节
＊性能稳定，可重现性好
＊燃气温度较低，且火焰很小
　　ＫＮＤＸ的最高比冲为１３７Ｓ，精心制作的发动机，可以发挥出其９０％－９５％的比冲，即达到１２５Ｓ左右．但ＫＮＤＸ的制作毕竟需要加热，这对初学者来说，特别是一些基础知识不好的人就可能出事故，而且制作需要的器具较多时间较长，而且不适合制作小型发动机．我留意到有些人不敢在家里弄ＫＮＤＸ．
　　所以对于初学者，最好有一种不需要加热的，制作简易的推进剂工艺
　　浇注并不是适合所有场合的，小型发动机就不适合，制作小型发动机，压制才是正道．但双基推进剂是不可能的了，我的目标是寻找成本最低材料最易得的推进剂，我们还有另一个选择，通过粘结剂将粉状药料压制成药柱，这种方法数百年前就用于制造黑药火箭，现在我们就将该方法在小型火箭制作上发扬光大．　

＜二＞配方

　　为方便称呼，我将通过粘结剂将粉状药料压制成药柱的推进剂称为＂粉压推进剂＂

　　理论上，将固体氧化剂粉末与可燃物粉末混合，就能产生能量．但实现可用的配方是有限的．
我测试了两类配方，ＫＮＤＸ和黑火药．为得到最佳的燃料配方，我设计了各种混合比例，并尝试加入不同成分不同比例的添加剂，前后制作了四十多枚发动机点火测试．最终选出了其中最适合的配方，作为标准配方推荐给初学者．

一型ＢＰ推进剂配方：　硝酸钾：８０％　　碳粉：２０％　　花生油：８滴 ／10克

性能数据：
工作燃速：约６－７ＭＭ　，在喷燃比达到６０－７０时产生有效推力　．使用１０克推进剂时适宜用直径３ＭＭ－４ＭＭ喷口．
　

二型ＢＰ推进剂配方：　硝酸钾：７５％ 　碳粉：２０％　 硫磺：５％　 花生油：８滴/ 10克

性能数据：
工作燃速：约７－９ＭＭ　，在喷燃比达到５０左右时产生有效推力．　使用１０克推进剂时适宜用直径３．５－４．５ＭＭ喷口．

　　关于ＫＮＤＸ，粉状的ＫＮＤＸ较熔注或重结晶的ＫＮＤＸ，吸湿性很小．但粉压ＫＮＤＸ太难点燃，我测试了包括６０：４０标准比例和其它各种比例，并加入其它易燃物，点火性能均没有明显改善，如果放置一段时间后更难着火．而且工作不稳定，很容易喘燃．我最终放弃了该燃料的测试．
　　
　　关于ＢＰ．这种古老的推进剂表现不俗，与很多粘合剂相容，容易压制，材料易得．而且安全性高，添加粘结剂后对冲击不敏感．至于配方中硫的比例比标准的ＢＰ配方低的原因，就要回顾卷芯喷管的特性了，硫能提高燃速并使燃料容易点燃，但加入比例过大会使燃速过高，压力超出卷芯喷管的承受能力，容易出现喷管射出问题．测试表明，一型配方和二型配方综合性能最佳．

　　至于用花生油作粘结剂，本人都觉得有趣．可选择的粘结剂很多，基中环氧树脂就是非常优良的一种，用环氧树脂粘结可以做成燃速和强度都很合适的预制药柱，可以完全代替ＫＮＤＸ药柱使用在我的金属发动机中，我还测试了其它一些粘结剂，以后有时间可以向大家介绍．　但以上这些粘结剂都有各种各样的缺点，比如环氧树脂很贵，其它的有毒或制作麻烦．　由于小型火箭药柱对强度要求不高，我决定尝试使用柴油，发现效果很不错，而比柴油更易得到的，自然是花生油了，通过测试，最终确实每１０克加入８滴（用尖嘴滴管）花生油效果比较好．

　　花生油粘结剂的作用：由于固体颗粒间没有粘结力，单纯粉末很难压制成柱．而且火焰容易从颗粒间隙传播，形成爆燃造成发动机爆炸．加入花生油就使颗粒间有了粘结力，能够压制成柱，而液态的油另一个作用就是填充了颗粒的间隙，使燃料柱层状均匀燃烧．能够层状燃料是推进剂的最重要条件之一．
　　其次花生油可以长期保存不挥发，这样就不会因存放时间较长而使推进剂失去结合力．

　　各成分间的关系

　　增加硫的含量会增加燃料的燃速，同时燃料更易点火，对冲击和摩擦更加敏感，危险性增加．所以我只推荐５％的硫含量
　　减少花生油含量会使燃料稍增加，但燃烧更不稳定，成型性变差．增加花生油会降低燃速，成型工艺性好，加入量过多同样会造成燃烧不稳定．可用的加入量为：每１０克燃料－－－５滴－－１５滴．推荐加入８滴．


＜三＞粉压燃料制作

我使用的是这种带孔的六角形烧烤碳，如果你能找到柳木碳或杉木碳更好．


我用中药粉碎机很方便，手工研磨的话一定要仔细研细，颗粒过粗会造成燃烧不稳定无法形成推力


各种成分研磨好后，准确称量


硫和碳最好一起研磨．但千万别把硝酸钾和碳或硫混合研磨．


在非金属器皿里将混合物搅拌混合充分．提醒：千万不要拌几下变黑了就觉得搅均了，严格来说需要搅拌数个小时才充分均匀，所以至少要搅拌十分钟燃料才合格　．然后滴入花生油


加入花生油后同样需要充分搅拌，数分钟后粉状药料会变成匀质团状 ，花生油就成为了推进剂的永久成份了．


合格的推进剂可以弄成一块不散开



不需要任何干燥过程或加热过程，到这里推进剂就制作完成了．配制好的这些药料可以马上装填发动机，或者装瓶密封保存，需要时再取出使用．　


＜四＞特性分析

　　总结如下：
优点：
＊成本低，材料简单
＊冷混合，无需加热
＊需要的辅助用具少，加工周期短
＊不吸湿，可以长时间保存
＊可以批量制作，保存好随时使用
＊较ＫＮＤＸ容易点火
＊燃速适当，推力较大

缺点：
＊结合强度低，只适宜用于小直径发动机（不大于２５ＭＭ）
＊受研磨和混合技巧影响，性能波动较大

注意：这燃料的性能将与你的研磨和搅拌耐心的技巧成正比
　　　 [ 此贴被ABC在2008-09-03 12:47重新编辑 ] 本帖最近评分记录： 共 条评分 隐藏 坩埚、真空泵、温度计、恒温箱……点击这里淘超值实验器材 暂别 回复 引用 举报顶端 ABC

UID：4565

• 注册时间2008-02-06
• 最后登录2011-03-10

• 发帖826
• 搜Ta的帖子
• 精华 10
• 科创币13609
• 学术分47

访问TA的空间加好友用道具

级别: 教授

发帖

826

科创币

13609

学术分

47

• 关注Ta
• 发消息

只看该作者 2楼 发表于: 2008-09-02 第三章：喷管装配，燃料的压制和堵头制作 建设科创，诚邀各路高手担任版主 <一>：喷管装配

　　喷管与发动机外壳的结合强度将决定发动机的工作压力，所以这个很重要．
根据卷芯喷管的特性，选用５０２作为胶接剂是很适合的．

首先将喷管两端涂５０２，让胶水渗入农机胶不到位的纸层

　　
将喷管插入发动机外壳，用５０２渗透接合缝



里面亦需要滴胶



如果实际使用中发现喷管仍会射出，则可以在喷管与外壳结合段，钉4－6个小孔穿透外壳,再滴入502让其渗入内部,接合力会增加.由于拍摄好的图片弄丢了,就不做图片说明了.

制作好的成品



注意市面上很多502胶水都是冒牌的劣质产品. 我常用的是同声的502和北京的502.请看准正版再购买.


<二>燃料的压制

  我们希望药柱的密谋越大越好,所以需要尽量将药料压实.

首先,用一段比喷口稍小长度差不多的木棒插入喷口,防止药料进入喷口


将药料每次四分一量到三分一量加入发动机内,压制的工具是一个比发动机内径稍小的木棒


先用小力压沉药料,然后用铁锤搞打压实，宜用中等力度多次锤打，全部药料分三到四次压制入发动机内．　如果有人担心会把药料压爆，我只能说，这个可能性也实在太小了．



压好药料后，需要余出内径１－２倍的长度给堵头


注意事项：压制药柱不要用力过猛，轻敲多锤（每压一层锤十几下）才能使药柱实心密实而较匀质



＜三＞简易而有新意的堵头

　其实小发动机我一直都用纸制作堵头，不但方便而且从未发生过任何问题，十分牢固．但我们要考虑到不同场合的不同要求，在粉压推进剂里，直接用纸堵头却是不合适的．

　如图所示，直接结合容易产生间隙，我用粘土粉（可以是双飞粉等甚至地上的尘灰）顺利解决了这个问题．


在压制好药料后，加入适量粘土粉


同样方法将粘土粉压实，这样粘土与药柱紧密结合了


滴入５０２胶，量要多些


然后将一节纸巾捏团放入


同样用那要木棒将纸敲实，并滴入５０２固化，这样药柱－粘土－纸就通过５０２而成一体了．


这种堵头在我前后制作的数十枚发动机中１００％完善表现，从不故障．

注意：粘土粉和纸巾都必须是干的，加入的５０２宁多勿少 [ 此贴被ABC在2008-09-02 22:01重新编辑 ] 本帖最近评分记录： 共 条评分 隐藏 暂别 回复 引用 举报顶端 ABC

UID：4565

• 注册时间2008-02-06
• 最后登录2011-03-10

• 发帖826
• 搜Ta的帖子
• 精华 10
• 科创币13609
• 学术分47

访问TA的空间加好友用道具

级别: 教授

发帖

826

科创币

13609

学术分

47

• 关注Ta
• 发消息

只看该作者 3楼 发表于: 2008-09-02 第四章：各种药柱形状性能分析 建设科创，诚邀各路高手担任版主 　　这种结构的发动机我们有三种药柱形状可以选择．分别是：
深内孔药柱
浅内孔药柱
端面燃烧药柱

　　我测试的数十枚发动机，全部都使用深内孔药柱．原因很简单，其它两种不合适，但我还是在这里分析下这三种药柱的差别，因为这些原理可以用于其它推进剂药柱的分析．
　　
　　首先看火箭的设计示意图
　　喷管长度：喷管长度的选择是基于结合强度的考虑，可以用更长的喷管以增加结合力，减小被射出的可能性．但也会增重量的阻力
　　药柱的长度：太短的药柱意味着相对直径大，但造成燃料面积小但喷管和堵头的面积大，这样推力小的同时喷管却更容易被射出．而如果太长，但压制的均匀度会降低，而且钻内孔时很容易偏心．经分析，药柱长度最宜取１．５－２倍药柱直径．


　　关于卷芯喷管的特性，还记得吗？其中很重要的一个是，它只能有效工作２－３Ｓ，所以我们必须使燃料尽快燃尽，这点只有深内孔药柱可以做到．分析示意图如下：


内孔的制作

先将之前插入的那根小木棒拔出


用一个３ＭＭ直径的十字丝批，从喷口处插入，慢慢敲进去形成内孔


丝批插入的深度等于发动机长度减去药柱压制好后余下的长度．即差不多钻到药柱末端


好，一枚微型火箭发动机的制作全部完成了

用电热点火头可以轻松点火


如用火药发火头更不在话下了
[ 此贴被ABC在2008-09-03 13:13重新编辑 ] 本帖最近评分记录： 共 条评分 隐藏 暂别 回复 引用 举报顶端 ABC

UID：4565

• 注册时间2008-02-06
• 最后登录2011-03-10

• 发帖826
• 搜Ta的帖子
• 精华 10
• 科创币13609
• 学术分47

访问TA的空间加好友用道具

级别: 教授

发帖

826

科创币

13609

学术分

47

• 关注Ta
• 发消息

只看该作者 4楼 发表于: 2008-09-02 完整制作过程，视频展示 建设科创，诚邀各路高手担任版主 　　前面几章什么都说，可能有点乱．现在就来个完整的制作过程吧．

　　我的四十多测试发动机外形尺寸都是相同的，即用同一种发动机测试不同的燃料配方．发动机的设计图如下：


　　为安全起见，建议初学者们直接使用这个图纸．因为手上有现成的，我全部都是用１．６ＭＰ的ＰＶＣ管，没发生过外壳炸裂事故，选用耐压２ＭＰ的管强度会更好．而喷口直径我都使用４ＭＭ．即8MM*4MM*13MM (外径*内径*长度)　的陶瓷管．

　　这次一起制作６个发动机，首先切好纸条


在纸条上涂农机胶，开始卷制喷管


慢慢卷紧卷齐，卷到可以轻松放入外壳，而又不至于太松动
 

喷管做好了
 

在各个端面涂５０２胶，增加喷管强度
 

把喷管放入外壳，滴５０２渗入接合处


里面也要滴５０２粘合
 

为增强结合力，可以在侧面打些孔，再滴５０２渗入孔内



第一步完成



好，现在去配制推进剂

如果使用３ＭＭ直径喷口，建议使用一型推进剂
如果使用４ＭＭ喷口，则一型或二型都可以用，二型推进剂推力会大些

　下次去Ｍ记不要浪费宝物哦，它的可乐纸杯用来混药很不错
这次六个发动机只混了６０克药．搅拌多久合适？答案是：到你累为止．　谁都知道搅越长时间越均匀，但人都累了就算了，呵



滴入４８滴花生油，然后又是一阵搅拌，又累一次．


要在喷口处放一根木棒，防止药料挤入喷口


每个发动机装药１０克，压实


压好药后，倒入粘土（黄泥）粉，


同样需要压实


然后滴入５０２，量要多些


放入一节纸巾，压实


滴５０２固化纸巾


初成品


将刚才插入的木棒拔出


用３ＭＭ丝批钻内孔，标记长度使丝批能刚好钻到药柱顶端．


将丝批敲入药柱，到标记点时停止，拔出，内孔成型了


全部工作完成，六个成品发动机．为了测试三种药柱的不同特点，这六个发动机分别一个端面燃烧型，一个浅内孔型，四个深内孔型．



为了测试这六枚发动机，临时做了个上火箭．传真纸筒做箭身，弹性泡沫头锥，桐木尾翼．确保可以一个火箭射完六个发动机．　

头部用砂子配重


随便喷点颜色


到发射场


上发射台


点火

起飞

升空