Prophelant sebagai bahan bakar roket

Prophelant sebagai bahan bakar roket

Propelant atau bahan bakar pendorong baik untuk roket atau senapan/ meriam. Menurut bentuknya, prophelant dapat berbentuk cair dan padat.

Propelan wujud padat:

Propelan wujud cair:

Komposisi utama:

Prophelant adalah suatu bahan kimia, baik yang berupa molekul atau campuran bahan yang terdiri molekul – molekul bahan reductor dan oksidator yang secara molecular memiliki perbandingan yang seimbang yakni, jumlah bahan bakar dan oksigennya adalah dalam keadaan seimbang sehingga semua atom reductor yang biasanya merupakan atom – atom H, N, Cl, dll. Dapat teroksidasi menjadi gas H₂O, NO₂, NO, CO₂, CO, Cl, O. serta membangkitkan panas (kalor) yang positif, sebagai hasil dari kalorifics balance dari “Panas Pembentukan” dari gas-gas produk dari oksidasi tersebut. Kalorifics Balance tersebut adalah merupakan “energi Kalor” yang oleh disain peralatan masing-masing (senapan atau roket) sebagioan dikonversikan menjadi energi mekanik untuk mendorong peluru keluar dari laras atau motor roket yang keluar dari depan. Redimen kalornya sekitar 25-40% tergantung dari desain peralatannya tersebut.

Propelant sebagai bahan bakar roket

Secara fisik, Prophelant dapat berwujud cair, padat, gas atau dapat dari campuran kedua jenis tersebut, (padat dan cair contohnya ANFO (Amonium Nitrat- Fuel Oil) sedangkan campuran antara (cair dan gas adalah pembakaran pada combustion chamber dari mesin Jet, yang berbentuk Jet Fuel dengan udara yang 20% adalah O2 yang disedot oleh turbin kompresor (untuk mesin turbo jet dan turbo Prop) sedang aliran aerodinamik dari udara yang masuk melalui rongga mulut penyedot udara sebagai akibat pergerakan mesin tersebut (Ram Jet).

Jenis campuran antara elemen Reduktor dan Oksidator dapat berbentuk:

Campuran kimiawi, dimana atom – atom C, H, N, Cl dan O nya merupakan atom-atom yang membentuk molekul prophelant tersebut.

Contoh: Nitro Gliserin (NG) yang senyawa molekulnya adalah C₃H₅ (ONO₂)₃,

Picric Accide ( Asam Pikrik) adalah C₆H₂ (NO₂)OH

Tri Nitro Toluen (TNT) adalah C₆H₂ (CH₃) (NO₂)₃

Rumus Struktur Tri Nitro Toluen

Atau campuran fisik yaitu elemen-elemen atom bahan bakar (Reduktor) dan Oksidator dicampur (diaduk) secara fisik contohnya:

Mesiu Hitam (Black Powder) merupakan campuran antara: arang (C) sebagai Reduktor, Potasio Nitrat (KNO₃) atau Potasio Klorat (KClO₃) sebagai Oksidator dan belerang (S) sebagai katalisator.

Bahan bakar komposit yang terdiri dari campuran poliurethan (Reduktor) dan NH₄(ClO₄)₃ (Oksidator) bisa juga menggunkan KClO₄ sebagai oksidator, tetapi hasilnya kurang sempurna karena ada atom K ( sebagai logam) yang tidak teroksidasi yang akan keluar sebagai asap.

Persyaratan untuk memilih Prophelant

Untuk memenuhi efisiensi Prophelant sebagai bahan pendorong, maka sedapat mungkin harus memenuhi syarat sebagi berikut:

1. Nilai kalorifiko setiap Lb/ Kg dari Prophelant tersebut, haruslah setinggi mungkin.
2. Berat jenisnya harus setinggi mungkin, untuk dapat menghemat/ menggunakan ruang Bakar (Combustion Chamber) seefisien mungkin.
3. Dapat disimpan dengan mudah dan tidak membutuhkan peralatan khusus untuk memanipulasinya.
4. Korosivitasnya yang rendah.
5. Tositivitasnya yang rendah.
6. Harus mudah meyakinkan untuk penyaalannya.
7. Persenyawaan Kimianya harus stabil.
8. Apabila dalam bentuk cairan, perubahan viskositasnya karena pengaruh temperature harus serendah mungkin.
9. Komposisi yang stabil pada temperature lingkungan.

Penggabungan atom H dan H₂ melepaskan 52.500 Kcal/Kg. (Bichofsky Copelan, Journal of American Chemical Society, Vol 50, Page 315, 1928 dan dengan nilai itu dapat mengakibatkan aliran gas dengan Exhaust Velocity pada Nozzle sebesar 20.000 M/ s.

Oksidator untuk Roket Motor:

Nama Bahan	Rumus Kimianya	Presentase dari O/ berat bahan
Potasium Perclorat	KClO4	46,2 %
Pottasium Nitrat	KNO3	48,5%
Asam Perclorit	HClO4	64%
Nitrogen Pentoxide	N2O5	74%
Asam Nitrat	HNO3	76,3%

Oksidator Oksigen Cair	O2	Oksidator Asam Nitrat	HNO3
Reduktor		Reduktor
Hidrogen Cair	H2	Anilin	C6H5NH2
Bensin	C8H12	Furfury Alkohol	C4H3OCH2OH

Oksidator Hidrogen Peroksida	H2O2
Reduktor
Ethanol	C2H5OH
Methanol	CH3OH

Contoh reaksi pembakaran bensin kendaraan bermotor:

C₈H₁₈ +12 O₂ -------------> 9 H₂O + 4 CO₂ + CO

Sedangkan di udara hanya terdapat 20% oksigen (O₂), jadi jumlah udara yang dibutuhkan untuk membakar 1 gr mol bensin adalah 6 gr mol udara.

Waktu pembakaran solid propelan adalah sampai 45 detik, jadi ini akan menentukan ukuran dan disain badan roket, terutama menyangkut ketebalan dari bentuk dari Prophelant serta karakteristik dari prophelant dan sesuai dengan bentuk dari burning surface, yang tentunya harus harus direncanakan agar selama pembakaran, burning surface tersebut sedapat mungkin konstan agar burning mass nya perdetik tetap konstan pula. Penentuan bentuk Prophelant sesuai dengan perhitungan dari burning surface tersebut, juga dapat dipengaruhi oleh teknologi pembuatan/ percetakan bahan prophelant tersebut, yang menyangkut pengontolan dari permukaan pembakaran dengan menggunakan isolasi,dll.

Sebagai contoh, Burning Speed (Kecepatan pembakaran dari Prophelant adalah 2,5 cm/s, maka ketebalan Burning Path adalah 112,5 Cm.

Prosedur Persiapan Percobaan:

Pemilihan prpophelant tergantung dari bahan yang ada serta fasilitas dan metode pengerjaanya yang ada.

Pada tahap pertama adalah menentukan jenis prophelant yang akan digunakan, yang sedapat mungkin memenuhi persyaratan.

Data – data yang digunakan untuk memenuhi persyaratan pada hal 1.

Chamber Temperature (Tc)

Chamber Pressure (Pc)

Nilai Cp/ Cv = K (K)

Berat Molekul (M)

Spesifik Volume Gas/Kg (Vo)=1/ρo pada To= (273 K) dan

P=1 atm 1000Mbar/103,33 Kg/Cm².

Kecepatan pembakaran (Burning speed) (υ) Cm/s

Massa Prophelant (M)

Teknologi Propelant sebagai ketahanan dan Pertahanan Negara

Untuk mempertahankan wilayah kedaulatan Negara Republik Indonesia dari ancaman militer dari kekuatan asing dan ancaman bersenjata dari gerakan Bersenjata Dalam Negeri maka propelant dapat digunakan sebagai pertahanan dan keamanaan negara Republik Indonesia. Propelant sebagai bahan bakar digunakan roket sebagai alat pertahanan negara seperti misalnya senjata, jadi roket tersebut digunakan untuk mengahadang musuh-musuh dari luar yang datang ke negara Indonesia. Selain digunakan untuk menghadang bisa juga digunakan untuk melawan musuh-musuh yang dapat mengancam kedaulatan negara Republik Indonesia kita. Selain fungsi – fungsi diatas dapat digunakan untuk membantu negara –negara yang ditekan atau di serang oleh musuh-musuh negara lain.

Seperti kita tahu bahan peledak adalah salah satu unsur penting dalam alat pertahanan dan keamanan, sehingga nilainya sangat strategis. Bila Indonesia mampu mandiri dalam menciptakan bahan peledak mulai dari bahan mentahnya, maka kemandirian Indonesia dalam membuat persenjataan akan meningkat drastis.
Dalam kesempatan ini juga penulis mengharapkan agar di masa depan lebih banyak lagi lembaga-lembaga di Indonesia , mencontoh kebijakan yang diambil oleh TNI AL.
TNI AL telah mengambil inisiatif untuk memberi dukungan bagi penelitian dan riset kepada pihak pihak yang mempunyai potensi memajukan ilmu dan teknologi di Indonesia. Dukungan semacam inilah yang akan menentukan nasib Indonesia 10-20 tahun dari sekarang. Apakah menjadi negara produsen atau hanya negara konsumen.