Rakettikarkit voidaan jakaa kolmeen pääkomponenttiryhmään: polttoaineet, hapettimet ja lisäaineet. Polttoaine on aine, joka palaa ja vapauttaa nopeasti laajenevia kaasuja, jotka tuottavat työntövoimaa poistuessaan suuttimesta. Hapetin tuottaa happea, jota tarvitaan palamisprosessiin. Lisäaineet voivat olla katalyyttejä, jotka nopeuttavat tai tehostavat palamista. Jotkut lisäaineet ovat kuitenkin enemmän esteettisiä, ja ne voivat lisätä kipinöitä ja liekkejä lentoonlähtöön tai lisätä savua, jotta raketin seuraaminen ilmassa olisi helpompaa.
PolttoaineetMuokkaa
Rakettikarkkien polttoaineena voidaan käyttää monia eri sokereita, kuten glukoosia, fruktoosia ja sakkaroosia; sakkaroosi on kuitenkin yleisin. Sorbitoli, sokerialkoholi, jota käytetään yleisesti makeutusaineena elintarvikkeissa, tuottaa vähemmän haurasta polttoainetta, jonka palamisnopeus on hitaampi. Tämä vähentää riskiä, että ponneaineen jyvät halkeilevat. Sokerit, joissa on kaksoissidoksinen happi, kuten fruktoosi ja glukoosi, ovat termisesti vähemmän stabiileja ja niillä on taipumus karamellisoitua ylikuumentuessaan, mutta niiden sulamispiste on alhaisempi valmistuksen helpottamiseksi. Sokerit, joissa on vain alkoholiryhmiä, kuten sorbitoli, ovat paljon vähemmän alttiita tälle hajoamiselle. Muita yleisesti käytettyjä sokereita ovat esimerkiksi erytritoli, ksylitoli, laktitoli, maltitoli tai mannitoli.
HapettimetEdit
Hapetin, jota käytetään useimmiten sokerimoottorien valmistuksessa, on kaliumnitraatti (KNO3). Myös muita hapettimia voidaan käyttää, kuten natrium- ja kalsiumnitraatteja sekä natrium- ja kaliumnitraatin seoksia. KNO3:a voi hankkia ostamalla puutarhatarvikkeita myyvistä kaupoista rakeista ”kantojen poistoainetta”. Muita harvoin käytettyjä hapettimia ovat ammonium- ja kaliumperkloraatti.
Hapettimessa on otettava huomioon kaksi pääasiaa, jos käytetään kaliumnitraattia. Tärkein kysymys on aineen puhtaus. Jos ostettu materiaali ei toimi tyydyttävästi, voi olla tarpeen kiteyttää KNO3 uudelleen. Toinen tärkeä kysymys ajoaineen hapettimen osalta on sen hiukkaskoko. Useimmat ponneaineiden valmistajat pitävät parempana, että KNO3 jauhetaan pieneen hiukkaskokoon, kuten 100 mesh (noin 150 μm) tai pienempään. Tämä voidaan tehdä kahvimyllyllä. Myös kivimyllyjä voidaan käyttää jauhamaan hienorakeiseksi hyvin sekoitetuksi jauheeksi.
LisäaineetMuutos
Lisäaineita lisätään usein rakettipropellien ajoaineisiin niiden palamisominaisuuksien muuttamiseksi. Tällaisilla lisäaineilla voidaan lisätä tai vähentää ajoaineen palamisnopeutta. Joitakin käytetään muuttamaan tuotetun liekin tai savun väriä. Niitä voidaan käyttää myös muuttamaan itse ajoaineen tiettyä fysikaalista ominaisuutta, kuten pehmittimiä tai pinta-aktiivisia aineita, jotka helpottavat valmisteen valamista. Kokeellisia lisäaineita on monenlaisia; tässä luetellut ovat vain yleisimmin käytettyjä.
Metallioksidien on todettu lisäävän sokeripropellantin palamisnopeutta. Tällaisten lisäaineiden on todettu toimivan parhaiten 1-5 prosentin pitoisuuksilla. Useimmiten käytetään rautaoksideja. Useimmiten käytetään punaista rautaoksidia, koska sitä on hieman helpompi saada kuin keltaista, ruskeaa tai mustaa versiota. Ruskealla rautaoksidilla on epätavalliset palamisnopeutta kiihdyttävät ominaisuudet paineen alaisena.
Hiiltä puuhiilen, hiilimustan, grafiitin jne. muodossa voidaan käyttää ja joskus käytetäänkin polttoaineena sokerivalmisteissa. Useimmiten kuitenkin pientä määrää hiiltä käytetään samentimena, joka tekee näkyvän savujäljen. Hiili toimii lämpönieluna, joka pitää osan palamislämmöstä polttoaineessa sen sijaan, että se siirtyisi nopeasti moottorin koteloon.
Jos sokerireseptissä käytetään metallisia polttoaineita, kuten alumiinia tai magnesiumia, on olemassa vaara, jos hapettimessa on jälkiä hapoista. Happamat aineet voivat reagoida helposti metallin kanssa tuottaen vetyä ja lämpöä, mikä on vaarallinen yhdistelmä. Heikkojen emästen lisääminen auttaa neutraloimaan nämä happamat aineet, mikä vähentää huomattavasti niiden vaarallisuutta.
Titaanimetallihiutaleita tai -sieniä (noin 20 meshin kokoisia) lisätään usein sokerivalmisteisiin 5-10 %:n pitoisuuksina kipinöivän liekin ja savun aikaansaamiseksi lentoonlähdössä.
Pinta-aktiiviset aineet vähentävät sokeripolttoaineiden sulamisviskositeettia. Esimerkiksi propyleeniglykoli auttaa vähentämään sakkaroosipohjaisten ajoaineiden sulaviskositeettia.
Formulaatiot Muokkaa
Tyypillinen sokeripolttoaineen formulaatio valmistetaan tyypillisesti 13:7 hapettimen ja polttoaineen suhteella (painosuhde). Tämä formulaatio on kuitenkin hieman polttoainerikas, ja sitä voidaan vaihdella jopa 10 %. On olemassa monia erilaisia mahdollisia koostumuksia, jotka mahdollistavat lennon harrastelijarakettitoiminnassa.