化学実験でロケットを飛ばす

質問

今理科の実験で化学変化によって生じた力でロケットを飛ばす実験をしています。
今日、エタノールの燃焼による反動を利用したロケットを作って実験したのですが、誘導する線に沿って１５ｍ程しか進みませんでした。
より力を大きくしてよく飛ばすにはどのような方法があるのでしょうか？

テルミット反応や他の反応でもできるのでしょうか？

回答No.1

acacia7 · ベストアンサー

経験者ではないので少し考えたことを参考までに。

ロケットの推力にするならば、
ガス体として出来るだけ多く高速に噴出できることが要求されると思います。
エタノールが燃焼した場合、噴出するのはＣＯ２やＨ２Ｏと
未燃のエタノールや回りの空気です。
噴出エネルギーは燃焼熱から得られますので、
燃焼熱が多い方が勢い良く飛ぶでしょう。
ノズル部分の工夫で同じ燃料でも大分飛び方が違います。

量としては、反応物質より多く出すものが良いでしょう。
ということで、エタノールより、大きなアルコールの方が良いかも。
ただし、燃焼室から出ての反応は意味がありませんので、
燃焼室内部で反応する様に工夫するといいでしょう。

テルミットに関してですが、
テルミットは大きな熱を出しますが、酸化物が鉄からアルミに変わるだけなので、反応性生物としてのガスは出ません。
よって、回りの空気を熱してその膨張により推力を得ることになります。
これでは、液体や固体の燃料がガス化するよりも比較的小さな推力しか得られないと思います。

回答No.3

rei00

以下のページは参考になりますでしょうか。

・http://web.kyoto-inet.or.jp/people/ebisan/c2h5oh.htm
　アルコールＰＥＴロケット

・http://www.jishukan-h.aichi-c.ed.jp/jsei/free/kagakubu/2nensei.html
　アルコール燃料ペットボトルロケット

　その他にも「Google」（↓）で「ロケット　エタノール　ペットボトル」で検索すると多数ヒットします。

回答No.2

SCNK

ロケットエンジンの性能には推力と比推力があります。それとエンジンを含め燃料やペイロードなどの重量の内、燃料の重量の閉める割合である、構造効率があります。短時間で速度を上げるためには推力が重要なファクターですし、最終速度重視なら比推力と構造効率が重要でしょう。
推力を向上させるためには、燃料の燃焼速度を上げる必要があります。液体燃料ロケットエンジンでは燃焼室の大きさが大きくとれず、燃焼する面積が小さいので、燃料タンクそのものが燃焼室となる固体燃料ロケットエンジンの方が有利です。
比推力を向上させるためには、燃料の種類が問題になります。液体水素と液体酸素の場合、比推力は４００秒程度になります。これがコンポジット系固体燃料では３００秒台前半、ダブルベース系固体燃料では２００秒台後半といったところです。
ロケットエンジンの大きさによりますが、一般的に液体燃料ロケットエンジンでは構造が複雑になり、小型のものだと構造効率が悪くなるかもしれません。
あと重要なのがノズルの形状です。コンバージェンスとダイバージェンスの効果を使用するのですが、衝撃波を発生しないように最適化して作る必要があります。
小型のものであれば固体燃料の方が良い結果を出すかもしれません。因みにコンポジット系の燃料はブタジエンをバインダーとしてアルミニウムの粉末と過塩素酸ナトリウムなどを混合したものです。過塩素酸ナトリウムなどが熱により自己分解して酸素の多い炎を生じます。これがアルミニウムを燃焼させる仕組みです。
推力を増すためにはロケットの弾体に燃料を鋳込むときに中央に穴のある内面燃焼方式にするか、蓮根状にする全面燃焼方式にします。逆に長時間推力を発生させるときはノズルがわから燃えるように端面燃焼方式にします。テルミットも試してみるとよいかもしれませんが、燃料が崩れてしまっては意味がありませんからバインダーに何を選ぶかが重要でしょう。
あともう一つヒントを与えるとすれば、点火してから全ての燃焼面に点火し終わるまで時間がかかるので、ランチャー上である程度以上の推力になるまで押さえておく必要があります。
誘導レールは地上発射の時は初速が低いので長めのものが必要でしょう。たとえば走っている車両などから発射するのであればその分短くできます。まっすぐ飛ばすのは結構難しいものです。