موشک‌های قندی موشک‌های کوچکی هستند که از شکر و به عنوان اکسیدان از نیترات پتاسیم (KNO3) به عنوان سوخت استفاده می‌کنند. آنها یک پروژه علمی محبوب هستند که می‌توانند چیزهای زیادی در مورد پیشرانش موشک و علم پرواز به شما بیاموزند. موشک‌های قندی را می‌توان از مواد ساده‌ای که به راحتی در دسترس هستند ساخت و این کار نسبتاً آسان است.
لیست محتوا
ساخت موشک های قندی (sugar rocket) یک پروژه خانگی ساده است . اگرچه ساخت موشک قندی آسان است، اما بسیار خطرناک است، بنابراین در طول پروژه خود احتیاط کنید. برای ساخت موشک خود، باید بدنه موشک را از کاغذ سنگین بسازید. سپس، سوخت موشک را مخلوط کرده و در موشک خود بسته بندی می کنید. در طول کل فرآیند، از منابع گرما و شعله های باز دوری کنید.
علم پشت موشک‌های قندی
موشک‌های قندی بر اساس اصل پیشرانش نیوتنی کار می‌کنند. هنگامی که سوخت موشک مشتعل می‌شود، گاز داغی تولید می‌شود که از نازل موشک خارج می‌شود. این نیروی پیشران موشک را به جلو می‌راند.
مقدار رانش تولید شده توسط موشک قندی به مقدار سوخت و قدرت موتور بستگی دارد. موشک‌های قندی می‌توانند به ارتفاعات مختلفی برسند، بسته به اندازه و قدرت آنها.
موشک‌های قندی یک راه عالی برای یادگیری در مورد علم موشک و پرواز هستند. آنها یک پروژه علمی سرگرم کننده و آموزنده هستند که می توانید با بچه ها از آنها لذت ببرید.
موشک‌های قندی بر اساس اصول پیشرانش موشکی عمل می‌کنند. در این نوع موشک‌ها، از سوخت جامد (مخلوط شکر و نیترات پتاسیم) برای ایجاد نیروی پیشران استفاده می‌شود.
مراحل ساخت موشک قندی
ساخت موشک‌های قندی با استفاده از مواد ساده‌ای مانند کاغذ، مقوا، شکر، نیترات پتاسیم و چسب امکان‌پذیر است. این موشک‌ها از نوع موشک‌های سوخت جامد هستند و با احتراق مخلوط شکر و نیترات پاسیم به سمت بالا پرتاب می‌شوند. مراحل کلی ساخت این موشک‌ها به شرح زیر است:
#1طراحی و ساخت بدنه موشک
بدنه موشک را می‌توان از کاغذ یا مقوا به صورت استوانه‌ای یا مخروطی شکل ساخت.برای استحکام بیشتر، می‌توان از چند لایه کاغذ یا مقوا استفاده کرد.
قطر بدنه موشک باید به گونه‌ای باشد که پیشران به راحتی در داخل آن جای بگیرد.طول بدنه موشک نیز به ارتفاع مورد نظر برای پرتاب بستگی دارد.
یک تکه مقوا را به شکل مخروط(بینی موشک) برش دهید. مخروط را با چسب به بدنه موشک بچسبانید. سپس چهار تکه مقوا را به شکل باله برش دهید. باله ها را با چسب به بدنه موشک بچسبانید.
#2ساخت پیشران(سوخت)موشک
نیترات پتاسیم به تامین یک جریان ثابت اکسیژن به سوخت قند شما کمک می کند تا همچنان بسوزد. نیترات پتاسیم خود را با استفاده از ترازو استاندارد آشپزخانه اندازه گیری کنید.
شما می توانید نیترات پتاسیم خالص را به صورت آنلاین از سایت فلات کالا خریداری کنید که بسیار خالص و مناسب این کار است. اگر 100% KNO3 نیست، آن را در آب جوش حل کرده و از صافی کاغذی صاف کنید. فیلتر و مواد جامد را دور بریزید، سپس آب باقیمانده را بجوشانید تا عمدتاً KNO3 خالص به دست آید. در یک منطقه گرم یا فر با حداقل درجه حرارت بگذارید تا کاملا خشک شود.
مخلوطی از شکر یا پودر قند و نیترات پتاسیم به عنوان پیشران موشک عمل می‌کند.نسبت‌های مختلفی برای این مخلوط وجود دارد، اما یک ترکیب رایج شامل 65% شکر(پودر قند) و 35% نیترات پتاسیم است.
شکر به عنوان سوخت و نیترات پتاسیم به عنوان اکسید کننده در این مخلوط عمل می‌کنند.برای مخلوط کردن شکر و نیترات پتاسیم باید از هاون و آسیاب استفاده کرد تا ذرات به طور کامل مخلوط شوند.
افزودن 1٪ دکسترین به مخلوط به پایدارتر شدن پیشرانه شما کمک کند. اگر تصمیم به اضافه کردن آن دارید، اندازه گیری نیترات پتاسیم و پودر قند را هر کدام 5/5 درصد کاهش دهید. برای مخلوط فوق، فقط می توانید 1 گرم دکسترین را به مخلوط اضافه کنید زیرا اندازه ها بسیار کوچک هستند.
برای دریافت بهترین نتیجه، پیشران خود را به مدت 6 تا 10 ساعت در یک آسیای گلوله ای مخلوط کنید.
هشدار: فقط برای مخلوط کردن سوخت موشک خود از سرب استفاده کنید. فلزات دیگر جرقه ایجاد می کنند و ممکن است منفجر شوند. از فلزات غیر از سرب استفاده نکنید.
هشدار: مخلوط شکر و نیترات پتاسیم قابل اشتعال است و باید با احتیاط کامل با آن کار کرد.ظرف خود را نزدیک منبع حرارت یا ماشین الکتریکی قرار ندهید.
تعداد 5 طعمه ماهیگیری سربی یا توپ های سربی با کالیبر 50 را به ظرف اضافه کنید. طعمه ها یا توپ های سربی به شما کمک می کنند تا مواد خود را کامل و ایمن مخلوط کنید. تکه های سرب را روی مخلوط پودری خود قرار دهید. سپس درب ظرف را بگذارید.
برای مخلوط کردن مواد،باید حداقل یک ساعت این کار(تکان دادن) را انجام دهید. ظرف در بسته را به صورت دستی به جلو و عقب تکان دهید تا سوخت موشک شما مخلوط شود. حتما از منابع گرما و شعله های باز دوری کنید. این یک راه آسان برای تقلید از عمل “فرز گلوله” است، که چگونه متخصصان آتش سوزی مواد قابل احتراق را مخلوط می کنند.
#3پر کردن موشک
پیشران را به داخل بدنه موشک ریخته و آن را به طور کامل فشرده کنید.برای فشرده کردن پیشران می‌توان از یک میله یا چوب استفاده کرد.
باید دقت کرد که پیشران به طور کامل در داخل بدنه موشک فشرده شود تا از حفره و نشت گاز جلوگیری شود.
فضای اضافی در بالا برای یک لایه دیگر از خمیر رس بنتونیت است. این به شما کمک می کند موشک خود را با خیال راحت پرتاب کنید.
#4ایجاد سیستم احتراق
فتیله یا چاشنی کوچکی را در مرکز پیشران قرار دهید تا عمل احتراق را آغاز کند.فتیله باید به گونه‌ای باشد که به راحتی روشن شود و به سرعت بسوزد.
از میخ 6 بعدی استفاده کنید تا فتیله را به آرامی به سمت بالا فشار دهید و یک انتهای بلند بیرون بماند.چاشنی نیز می‌تواند از یک تکه فلز نازک که با برق گرم می‌شود، ساخته شود.
اگر فوراً از موشک استفاده نمی‌کنید، یک تکه پلاستیکی کوچک را روی پایه موشک خود قرار دهید،سپس از مقدار کمی چسب داغ یا چسب مایع برای مهر و موم کردن لبه‌ها استفاده کنید تا هوا در آن محفوظ بماند.
#5ساخت درپوش راکت
یک خمیر رس بنتونیت (خاک گربه) درست کنید و از آن برای درپوش راکت استفاده کنید. چند قطره آب به خاک رس بنتونیت دار خود اضافه کنید و آن را به صورت خمیر درآورید.
سپس، با استفاده از انگشتان دستکش، خمیر را در انتهای لوله قرار دهید که در واقع درپوش موشک است.
به عنوان گزینه دیگر، می توانید از بتونه آب برای بستن انتهای موشک خود استفاده کنید. به سادگی آب کافی را در بتونه خود مخلوط کنید تا خمیر درست شود. سپس آن را در انتهای موشک خود قرار دهید.
#6پرتاب موشک
موشک خود را قبل از روشن کردن، در یک فضای باز در زمین قرار دهید. منطقه ای را انتخاب کنید که از ساختمان ها، افراد،حیوانات خانگی، درختان و اشیاء قابل اشتعال دور باشد.
هنگامی که موشک خود را روشن می کنید، دور از آن بایستید. بهتر است از یک فندک برای روشن کردن موشک خود استفاده کنید تا بتوانید در فاصله ایمن بایستید.
فتیله را روشن کنید.موشک پس از چند ثانیه به سمت بالا پرتاب خواهد شد.
هشدار: پرتاب موشک قندی باید در یک فضای باز و دور از اشیاء قابل اشتعال انجام شود.
عوامل موثر بر ارتفاع پرواز
- نوع و مقدار پیشران: نوع و نسبت مواد تشکیل دهنده پیشران، بر میزان گرما و گاز تولیدی و در نهایت ارتفاع پرواز تاثیر می‌گذارد.
- طراحی بدنه موشک: شکل و اندازه بدنه موشک بر مقاومت هوا و پایداری آن در حین پرواز اثرگذار است.
- شرایط محیطی: عواملی مانند باد، دما و رطوبت می‌توانند بر ارتفاع پرواز موشک تاثیر بگذارند.
مراحل احتراق و پرواز
- احتراق: پس از روشن شدن فتیله، مخلوط شکر و نیترات پتاسیم شروع به سوختن می‌کند. این فرآیند گرما و گاز زیادی تولید می‌کند.
- تولید گاز: گازهای داغ با فشار زیاد از طریق نازل موشک خارج می‌شوند.
- ایجاد نیروی پیشران: طبق قانون سوم نیوتن، خروج گاز با فشار زیاد، نیروی عکس‌العملی در جهت مخالف ایجاد می‌کند که موشک را به سمت بالا هل می‌دهد.
- پرواز: تا زمانی که سوخت کافی در مخزن وجود داشته باشد، موشک به صعود خود ادامه می‌دهد
کاربردهای موشک‌های قندی
- پروژه‌های علمی: موشک‌های قندی به عنوان یک ابزار آموزشی مفید برای یادگیری مفاهیمی مانند پیشرانش موشکی، علم پرواز و قوانین نیوتن کاربرد دارند.
- سرگرمی: ساخت و پرتاب موشک‌های قندی می‌تواند یک فعالیت تفریحی و هیجان‌انگیز برای افراد در سنین مختلف باشد.
- تحقیقات: از موشک‌های قندی در مقیاس کوچک می‌توان برای تحقیقات در زمینه‌های مختلف مانند علم مواد، آیرودینامیک و مهندسی هوافضا استفاده کرد.
نکات ایمنی کار با موشک قندی
ساخت و پرتاب موشک‌های قندی می‌تواند خطرناک باشد.حتماً قبل از شروع کار، تمام نکات ایمنی را مطالعه و رعایت کنید.از عینک و دستکش ایمنی استفاده کنید.
موشک را در یک فضای باز و دور از جمعیت و اشیاء قابل اشتعال پرتاب کنید.از پرتاب موشک در شرایط باد شدید خودداری کنید.هرگز موشک را به سمت افراد یا حیوانات پرتاب نکنید.
پس از پرتاب، صبر کنید تا موشک به طور کامل متوقف شود و سپس به آن نزدیک شوید.
