TPH na bázi NaNO3

Dusičnan sodný je teoreticky lepší, než draselný. Důvod je prostý, atomová hmotnost sodíku je menší, než draslíku. Tím pádem je hmotnostní obsah využitelného kyslíku vyšší, je možno použít více palivové složky TPH, teplota spalin je vyšší, střední molekulová hmotnost nižší a tak je teoretický specifický impulz vyšší. Teplota tání i rozkladu dusičnanu sodného je obdobná draselnému. Až potud vypadá vše příznivě, ale bohužel tomu tak není. Dusičnan sodný se v žáru nerozkládá tak rychle, jako draselný. Navíc je více hygroskopický, u čistého je práh hygroskopicity udáván kolem 77% relativní vlhkosti vzduchu a při jeho znečistění se snižuje. Výsledkem je navlhavost TPH a to, že nehoří stabilně za atmosférického tlaku. Příkladem budiž sorbitolová TPH. Pokud se připraví z dusičnanu sodného, navlhá, rozbředává se a v podstatě nelze zapálit. I když lze přídavkem vhodného aditiva, například hořčíku, dosáhnout stabilního hoření, je toto příliš pomalé. Ukázalo se ale, že TPH z dusičnanu sodného a epoxidu s dostatečným přídavkem hořčíku hoří velmi pěkně.


Základní TPH z dusičnanu sodného a epoxidu.

Tato základní směs bohužel z výše zmíněných důvodů nehoří stabilně, zhasíná. Nicméně graf teoretických hodnot je zajímavý, zvláště v porovnání s obdobným pro dusičnan draselný. Teplota, specifický impulz i obsah palivové složky jsou posunuty k vyšším hodnotám.

Graf s druhým proměnným aditivem, hořčíkem:

Komentář k tomuto grafu začnu úspěšně vyzkoušenými směsmi. Vyšel jsem z obsahu epoxidu 25%, kdy se již směs stává plastickou, slévá se a lze jí snadno plnit do forem. Dále jsem k ní přidával 1% jemného červeného oxidu železitého, a to tak, že jsem jej přidal k čerstvě vysušenému dusičnanu před jeho mletím, které se tím usnadní. Z grafu vyplývá, že přídavek hořčíku až do cca 18% lehce zvyšuje specifický impulz, ale překvapivě nemá žádný vliv na teplotu hoření. Praxe je ale jiná, směs je schopna stabilního hoření od cca 5% hořčíku. S jeho stoupajícím obsahem se hoření zrychluje a zintenzívňuje. Nejdříve jsem používal směs s 9% hořčíku. Po přechodu na použití epoxidu tuzemské výroby, konkrétně ChS531, jsem jeho obsah zvýšil na 14%. Tyčinka z vytvrzené směsi hoří intenzívním dlouhým oranžovým plamenem rychlostí cca 1-2 mm/s. V motorech byla několikrát použita jako vnější vrstva dvouvrstvých jader. Postupně jsem zvyšoval zahrazení až na 300, kdy už motor dobře táhne, k vyšším jsem se zatím nedostal. Hluboký zvuk chodu, připomínající proudový letecký motor a oranžový plamen jsou efektní. Směs se osvědčila i na odlévání hlavic ohňostrojových raketek, kde funguje jako dlouhohořící oranžová světlice.

Na grafu je dále velmi zajímavé maximum specifického impulzu v oblasti kolem 15% epoxidu a 29% hořčíku, kdy i teplota hoření je cca o 1000° vyšší.

Tato směs je drobivá, je nutno ji slisovat, stačí však tlak, kterému odolá silnostěnný papírový plášť bez použití pouzdra. Větší počet testů byl proveden s použitím papírových trubek 25/19x100mm, rozměry jádra 19x60mm, průchozí kanálek o průměru 7 až 10mm. Na předním konci kanálku zabudována zážehová tabletka ze světlicové směsi o průměru 10mm a délce kolem 4mm s nalisovanou prachovou vrstvičkou pro snadný zážeh. Tabletky mají centrální dírku o průměru 3.5mm, do níž se zatáhne na konci přeložený kousek černé stopiny a zajistí kapkou pětiminutového epoxidu. Druhý konec stopiny zasahuje do hrdla trysky. Zátka je z hořlavého epoxidového tmelu, tryska keramická, průměr okolo 4.3mm, max. zahrazení okolo 250. Zážeh pomocí zelené zápalničky zasunuté do hrdla trysky. Oproti obdobným sorbitolovým motorkům je doba tahu i dostup citelně vyšší, plamen je velmi intenzívní oranžový. Obrázky, video a lisovací přípravek je na stránce z letových akcí roku 2003.

Dále byla tato kompozice vyzkoušena na motorech o průměru jádra 28mm, kanálku 10mm, délce 100 až 120mm, tryska kolem 6.4mm keramická, zahrazení do 320. Motory byly připraveny lisováním tablet v duralové formě, jejich slepením do požadované délky, přilepením trysky a zátky odlité z hořlavého epoxidového tmelu (vhodná by byla tableta bez díry) a olaminováním celku napřed barevným toaletním papírem (izolace) a přes to tkaninou nebo ovíjením rowingem.

Veškeré popsané motory letěly velmi dobře a spolehlivě, nikdy žádný neselhal. Citlivost na zahrazení je celkem malá, vznese je ještě s polovičním, ani za nízkého zahrazení nebyly nikdy pozorovány pulzace. Tato TPH se ukázala jako velmi dobrá, překvapivě výkonná a mimořádně efektní. Jedinou nevýhodou je nepříliš snadné lisování a krátká životnost směsi po promísení s tužidlem, kterou by ale bylo možno eliminovat použitím "pomalejšího" tužidla.

Graf s s použitím PVC plastisolu místo epoxidu:

PVC plastisol je známé pojivo pro TPH na bázi chloristanu amonného, nicméně se ukazuje, že je použitelné i v jiných kompozicích.

Tato směs byla navržena z důvodů její pravděpodobně neomezené životnosti a tudíž možnosti připravit si ji do zásoby a motory postupně plnit, dále snadné lisovatelnosti pro dobré "mazací" vlastnosti plastisolu a nakonec pro jeho vodoodpudivost, což je v případě použití navlhavého dusičnanu sodného současně s hořčíkem potřebné. Vytvrzování se provádí zvýšenou teplotou, vytvrzená směs není tvrdá, ale trochu pružná, což je velmi vhodné. Z grafu je patrné, že i po termodynamické stránce se tato kompozice chová obdobně. Oxid železitý není ve výpočtu zahrnut, ale je vhodné jej použít také. Já pro zajímavější nádech barvy plamene použil měďnatý. První pokusné motory s kompozicí s nejvyšším teoretickým výkonem všechny očekávané dobré vlastnosti potvrdily, plamen za letícím motorem je výrazný oranžový, zvuk je silný hlubší hukot.