Hej
(18.04.2015 10:37)poldas napisał(a): Co było paliwem w tych rakietowych przyspieszaczach startu?
Proch?
Najczęściej tak. Ale niekoniecznie, Niemcy stosowali do tego silnik HWK 109-509 na paliwo ciekłe (tzw. "zimny" napęd Waltera, nadtlenek wodoru + katalizator).
Stałe paliwa rakietowe można podzielić na homogenne (homogeniczne) czyli jednorodne i heterogenne. Te pierwsze zawierają generalnie jeden składnik "energetyczny" albo mieszaninę takich składników. Tak jak napisałeś, najczęściej przypomina to proch artyleryjski: mieszanina nitrogliceryny i nitrocelulozy. Ale niekoniecznie, np. w którejś z rosyjskich rakiet plot. czy powietrze-powietrze paliwo oparte jest o oktogen, którego zawiera 60 czy 80%. Te drugie są mieszaninami stałego składnika palnego i stałego utleniacza. Wynaleziono je w USA na początku lat 40. XX w., ale popularność zyskały dopiero w latach 50.-60. (trudności technologiczne). Najczęściej stosuje się w tej chwili taki trójskładnikowy koktajl: nadchloran amonowy (utleniacz), polibutadien (syntetyczny kauczuk, zwykle modyfikowany - jako paliwo i lepiszcze; mogą też być inne polimery, poliakrylonitryl, poliuretan...) i glin czyli aluminium (proszek - dodatkowe paliwo zwiększające energetyczność reakcji). Modyfikowanie polibutadienu ma sprawić, żeby się lepiej palił, bez tendencji do zwęglania i zesmolenia; typową metodą jest wprowadzenie do końcowych atomów cząsteczki grup hydroksylowych (OH) - taki kauczuk nazywa się HTPB (hydroxy-terminated polybutadiene).
Co do porównania obu paliw: homogenne jest tańsze i o prostszej technologii (ostatecznie proch produkuje się na skalę masową do wszelkiej amunicji). Heterogenne to wyższa szkoła jazdy: i sam nadchloran amonowy nie tak łatwo robić na skalę przemysłową (nawet i współcześnie zdarzają się eksplozje i pożary instalacji) i zmieszanie go na jednorodną masę z pozostałymi składnikami wymaga sporo finezji, pod próżnią się niekiedy to robi, w ogóle to takie "sekrety kuchni" producenta, w patentach zwykle nie opisywane zbyt dokładnie. Jeszcze jedna zaleta paliwa homogennego to małe dymienie (w końcu nie bez powodu używa się popularnego określenia "proch bezdymny") - główne produkty spalania to dwutlenek węgla i para wodna, trochę też innych rzeczy, tlenków azotu, czasem sadzy, więc jest trochę dymu, ale niewiele. Heterogenne daje w produktach np. kwas solny (HCl) który "ciągnie" wodę z powietrza i tlenek glinu - stały biały proszek, stąd taki silnik wytwarza ogromne ilości białego gęstego dymu (patrz start wahadłowca). Paliwo homogenne jest też mniej wrażliwe na wilgoć (nadchloran amonowy jest silnie higroskopijny).
Paliwo heterogenne jest natomiast bardziej energetyczne. I jeszcze jedną ma zaletę - możliwość wykonania ziarna o dowolnej w zasadzie wielkości. Paliwo homogenne formuje się technologiami typowymi dla prochu: masę prochową (ciasto) wytłacza się przez matryce o odpowiednim kształcie, odcina ziarno odpowiedniej długości i pozostawia do utwardzenia. Pozwala to jednak na formowanie ziarna o ograniczonej wielkości, powiedzmy kilkudziesięciu kg, może maksymalnie kilkuset, ale wątpię. Wytłaczanie takiego wielkiego ziarna wymaga sporej siły i masa prochowa mocno się przy tym nagrzewa. W przypadku zbyt wielkiego ziarna odpływ ciepła z jego wnętrza byłby na tyle powolny, że doprowadziłoby to do jego samozapłonu i wybuchu. Paliwo heterogenne po zmieszaniu w postaci półpłynnej odlewa się w formach i pozostawia do zastygnięcia (usieciowania polimeru). Ziarno może być więc nawet bardzo duże - w silnikach SRB dla wahadłowców było ziarno bodajże o masie 500 ton.
(18.04.2015 10:37)poldas napisał(a): Natomiast takimi dopracowanymi i zdolnymi do praktycznego stosowania były dwustopniowe rakiety Polaris.
Były zdatne do długotrwałego przechowywania i natychmiastowego użycia.
Natmiast nie wiem co było w nich paliwem. Podejrzewam że nie proch.
Nie, nie proch - właśnie paliwo heterogenne, złożone z nadchloranu amonowego, proszku aluminiowego i poliuretanu. To był jeden z pierwszych przykładów zastosowania takiego paliwa w dużej rakiecie i pierwszy chyba w ogóle - zastosowania technologii wyłączania silnika na paliwo stałe (w 2. stopniu). W rakietach balistycznych ma to kluczowe znaczenie, bo silnik trzeba wyłączyć z wielką dokładnością w momencie gdy rakieta osiągnie wyznaczoną prędkość. Od tego bowiem zależy jej donośność, a więc to, czy trafi w cel, czy też poleci za daleko lub za blisko.
Mniej więcej w tym samym czasie w USA testowana była rakieta taktyczna Sergeant, również na paliwo stałe heterogenne. Nie zastosowano w niej jednak jeszcze technologii wyłączania silnika. Ponieważ była to rakieta bliskiego zasięgu (140 km czy coś w tych okolicach) i dużą część trajektorii przebywała w gęstej atmosferze, do regulowania donośności zastosowano płytowe hamulce aerodynamiczne, które otwierały się w odpowiednim momencie i spowalniały rakietę, tak by spadła w zaprogramowanym miejscu.
(18.04.2015 10:37)poldas napisał(a): W rakietach Trident (okręty podwodne) zastosowano również paliwo stałe.
Wzór chemiczny - H-O-[-CH2-CH2-O-]n-H ..... Czyli polietylek etylenu.
Jednak co dokładnie do tego dołożono, iż stworzono z tego paliwo stałe, to nie rozumiem.
Poli(tlenek etylenu). Jest on składnikiem takiego właśnie paliwa heterogennego, obok nadchloranu amonowego i innych składników. W Tridentach zapewne z uwagi na rozmiary ograniczone wielkością okrętu "doenergetyzowano" to paliwo dosyć mocno, z tego co wiem poza typowym składem (nadchloran, aluminium, polimer-lepiszcze)jest tam oktogen, nitrogliceryna, nitroceluloza, tego typu wysokoenergetyczne dodatki.