فهرست مطالب

تحقیق و توسعه مواد پرانرژی - سال دوازدهم شماره 2 (پیاپی 28، پاییز و زمستان 1395)
  • سال دوازدهم شماره 2 (پیاپی 28، پاییز و زمستان 1395)
  • تاریخ انتشار: 1396/01/20
  • تعداد عناوین: 7
|
  • اکبر نسیمی*، محمدعلی دهنوی، محمدتقی مجذوبی صفحات 3-18
    نیاز به مواد منفجره با عملکرد بالا و حساسیت پایین منجر به تحقیقات گسترده در سرتاسر دنیا برای دستیابی به مواد منفجره مدرن و ایمن شده است. برای این منظور مواد با دانسیته انرژی بالا (HEDMs) کاندیدای مناسبی هستند. در این تحقیق با مرور پیشرفت های اخیر در حوزه مواد با دانسیته انرژی بالا (HEDMs) و بررسی معیارها و الزامات آن ها، مشخصات عملکردی، ایمنی و تاثیر ساختار مولکولی بر مشخصات آن ها مطالعه شده است. به طورکلی این مواد به چهار دسته؛ ترکیبات با ساختار حلقوی یا قفسی تحت فشار، ترکیبات غنی از نیتروژن، ترکیبات پلی نیتروژن و ترکیبات بسیار پرانرژی با ساختارهای آلی– فلزی تقسیم می شوند. این مواد در مقایسه با مواد منفجره متداول مانند TNT، HMX و RDX خواص عملکردی مثل دانسیته، عملکرد انفجاری، گرمای تشکیل بالاتر و حساسیت پایینی دارند. انرژی HEDMهای پیشرفته از1) اکسیداسیون اسکلت کربنی،2) رهایی از فشار مولکولی ساختار قفسی و 3) حرارت تشکیل بالای آنها ناشی می شود.
    کلیدواژگان: مواد با دانسیته انرژی بالا، HEDMs، ترکیبات پرانرژی با ساختار آلی فلزی MOF-HE، ترکیبات پرانرژی غنی از نیتروژن، ترکیبات پلی نیتروژن، نمک های پرانرژی
  • علیرضا زارعی*، میلاد محسنی، محمد علی ذرعی صفحات 19-30
    پیشرانه های مولد گاز کیسه هوای خودرو، شامل مجموعه ای از سیستم های آزاد سازی گاز در یک محدوده ی زمانی کوتاه هستند که شامل سه جزء اصلی سوخت، اکسیدکننده و مواد افزودنی می باشند [c1] در این مقاله، ابتدا انواع پیشرانه های مولد گاز و کاربرد های مختلف آن ها معرفی شد. سپس خواص فیزیکی و شیمیایی مطلوب آن ها و اجزاء مختلف فرمولاسیون پیشرانه مولد گاز بررسی شده است. سرعت سوزش و دمای احتراق پیشرانه مولد گاز یکی از مهم ترین پارامتر ها در پیشرانه های مولد گاز است که وابسته به اجزاء موجود در فرمولاسیون است و در سالیان اخیر با افزودن اصلاح کننده ی سرعت سوزش و خنک کننده ها سعی در بهبود این پارامترها شده است. در این تحقیق عوامل موثر بر سرعت سوزش و تحقیقات انجام شده در زمینه فرمولاسیون پیشرانه جامد مولد گاز کیسه هوای خودرو معرفی شده است. همچنین میزان تولید گازهای سمی و دمای احتراق پیشرانه مولدگاز به عنوان پارامترهای مهم در انتخاب فرمولاسیون بررسی شده اند.
    کلیدواژگان: پیشرانه های مولد گاز کیسه هوا، سرعت سوزش، دمای احتراق، گازهای سمی، خنک کننده
  • بررسی پارامترهای عملکردی سرجنگی ترکشی پیش آماده با استفاده از روش تحلیلی و نرم افزار LS-DYNA
    حسین دانائی، دکتر علی مهدی پور *، مهندس علی اصغر شیخی کوهسار صفحات 30-40
    مقاله به طور کلی، عملکرد سرجنگی به عنوان بخش ویژه جنگ افزار نقش مهمی را در سامانه های موشکی ایفا میکند. بنابراین افزایش کارایی آن منوط به طراحی صحیح و بهینه سازی پارامتر موثر بر عملکرد سرجنگی می باشد. سرجنگی های ترکش زا مهماتی هستند که اهداف را با پخش سرعت بالای تعداد زیادی عامل همگن کشنده یا همان ترکش تخریب می کنند. ترکش ها، حاصل شکست و متلاشی شدن پوسته طبیعی سرجنگی و یا پوسته ترکشی کنترل شده و یا ترکش پیش آماده بدست می آید. دراین تحقیق عملکرد سرجنگی ترکش زای استوانه ای در حالت استاتیک پس از انفجار شارژ اصلی ماده منفجره H-6 در سرجنگی با نسبت طول به قطر 2/1 مد نظر است که با استفاده از روش تحلیلی و نرم افزار LS-DYNA مورد بررسی قرار میگیرد. ابتدا به کمک نرم افزار LS-DYNAعملکرد سرجنگی با ترکش های آماده شبیه سازی شده و پارامترهای عملکردی نظیر سرعت و زاویه پخش ترکش ها محاسبه شده است. و سپس با توجه به خروج گاز حاصل از انفجار از هردو انتهای سرجنگی با استفاده از روابط اصلاح شده گرنی و تیلور، اثر عوامل مختلف بر عملکرد سرجنگی به صورت تحلیلی محاسبه میشود. در این تحقیق برای اولین بار از نرم افزار LS-DYNA برای تعیین پارامترهای مذکور بهره برداری شده است. و مش ماده منفجره استفاده شده با توجه به مناسب نبودن مش های پیش فرض نرم افزار ابداع شد و روش دست یابی به آن هم در متن مقاله آمده است.و در پایان نتایج بدست آمده از روش تحلیلی و شبیه-سازی مقایسه میشود. نتایج نشان میدهد که خروج گاز انتهایی اثر قابل توجهی بر پارامترهای عملکردی سرجنگی دارد.
    کلیدواژگان: روابط گرنی اصلاح شده، ترکش های آماده، اثرات انتهایی، گرادیان سرعت، مدل راندر، پرسون
  • سعید بابایی*، معصومه صابری لمراسکی صفحات 41-52
    سامانه های نظامی دارای مواد پرانرژی بطور متعارف با استفاده از گرما و توسط یک زنجیره آتش آغازش می شوند. در اغلب موارد گرما به صورت شعله و یا الکتریسیته توسط یک سیم دارای مقاومت ایجاد می گردد. مواد پرانرژی بکار رفته در این سامانه ها با توجه به عدم جدایش الکتریکی از محیط اطراف، در معرض تشعشعات الکترومغناطیسی مختلف بوده و لذا اشتعال ناگهانی آن ها محتمل است. در این خصوص لیزرها با کاربرد در گرمایش مواد، گزینه بسیار مناسبی جهت آغازش و اشتعال مطمئن و ایمن در مواد پرانرژی هستند. در حال حاضر آغازش لیزری مواد پرانرژی به عنوان یک روش در حال پیشرفت برای آغازش ایمن و قابل اعتماد بسرعت در حال گسترش است. این روش آغازگری تنها از طریق یک فیبر نوری انجام می گردد. این فرآیند نسبت به آغازش تصادفی توسط میدان های الکترومغناطیس، جذب امواج رادیویی، پالس های الکترومغناطیس، تخلیه الکترواستاتیک و یا انرژی الکتریکی سرگردان ایمن بوده و از ضریب عملکرد بسیار بالایی در زنجیره آتش برخوردار است. با توجه به این موارد در این مقاله مروری پس از معرفی آغازش لیزری مواد پرانرژی، به بررسی انواع این روش ها، مزایای استفاده از این تکنیک، پارامترهای موثر بر روش و طراحی فرمولاسیون های پرانرژی آغازش شونده با نور لیزر پرداخته می شود.
    کلیدواژگان: مواد پرانرژی، زنجیره آتش، آغازش لیزری، لیزر
  • سعید یاری *، حسن اسلامی، فرهاد سیف، علی بلوکیان صفحات 53-66
    با مقایسه میان نمودارهای عملکرد تجربی و پیش‏بینی شده موتور سوخت جامد مرکب، مشخص می شود که یک عدم انطباق یا انحراف میان این دو نمودار وجود دارد. این انحراف به تغییرات فضایی سرعت سوزش درون موتور نسبت داده می‏شود که در واقع به اثر «کوهانی شدن» که نوسان سرعت سوزش (پایین-بالا-پایین) می باشد، ارتباط دارد. از مهمترین دلایل وجود این تغییرات فضایی سرعت سوزش، نحوه فرایند ریخته گری پیشرانه می باشد. جهت اثبات اثرات جریان پیشرانه در هنگام ریخته‏گری بر روی تغییرات سرعت سوزش، مدل بالستیکی می بایست شامل تعیین سرعت سوزش نمونه ریخته‏گری شده بر مبنای آنالیز جریان باشد. در این مقاله دو فرض قابل اطمینان برای انحراف سرعت سوزش بیان شده است. فرض اول تکیه بر اثر جهت‏گیری ذرات اکسیدکننده (AP) بر روی بزرگی سرعت سوزش خطی دارد. فرض دیگر بر این اصل استوار است که نحوه فرآیند ریخته گیری و خطوط جریان حاصل از دوغاب پیشرانه بر روی انحرافات سرعت سوزش موثر می باشد و رفتار سوزش موضعی پیشرانه ها در نقاط مختلف گرین، متفاوت می باشد. در واقع اثر کوهانی شدن به تغییرات فضایی در سرعت سوزش نسبت داده می‏شود که به عنوان نتیجه ای از فرآیند رئولوژی جریان دوغاب پیشرانه در هنگام ریخته‏گری مطرح می باشد.
    کلیدواژگان: پدیده کوهانی شدن، پیشرانه جامد مرکب، جهت گیری ذرات AP، فرآیند ریخته گری
  • دکتر رحیم قدری * صفحات 67-74
    مواد پرانرژی دارای کاربردهای نظامی و غیرنظامی بوده و توسعه مواد پرانرژی با کارایی بالاتر همواره مورد توجه می باشد. به دلیل وجود خطرات در سنتز ترکیبات پرانرژی و نیز به منظور صرفه جویی در هزینه های آزمایشگاهی، امروزه استفاده از روش های محاسباتی به منظور پیش بینی خواص ترکیبات مورد نظر از قبیل گرمای تشکیل، چگالی، سرعت و فشار انفجار بسیار مورد توجه می باشد. کارآیی روش های محاسباتی در پیش بینی خواص ذکر شده از طریق مقایسه داده های تئوری و تجربی متعدد به اثبات رسیده است. در مطالعه حاضر، مشتقات نیترو آدامانتان به طریق تئوری مورد بررسی قرار گرفته و گرمای تشکیل، چگالی، سرعت و فشار انفجاری آنها محاسبه گردیده است. داده های حاصل نشان داد که سرعت و فشار انفجار با افزوده شدن گروه های نیترو افزایش می یابد. مشخص شد که تعداد گروه های نیترو موجود در ساختار تاثیر مستقیم بر کارآیی گروه نیترو جدید دارد. هنگامی که تعداد گروه های نیترو در ساختار مورد بررسی کم باشد، افزودن یک گروه نیترو جدید موجب افزایش محسوس در فشار و سرعت انفجار می گردد. با این وجود در مواردی که تعداد گروه های نیترو در ساختار زیاد می باشد، افزودن یک گروه جدید نیترو تغییرات اندکی در فشار و سرعت انفجار ایجاد می نماید. داده های مربوط به سرعت و فشار انفجاری نشان داد که تعدادی از ترکیبات نیتروآدامانتان بررسی شده کارآیی قابل مقایسه با ترکیبات RDX و HMX از خود نشان داده و در برخی موارد بهتر عمل می نمایند.
    کلیدواژگان: نیتروآدامانتان، سرعت انفجار، فشار انفجار، روش های محاسباتی
  • هاتف ایروانی، حسن اسلامی، سعید یاری *، علی عبدی امیری، علی بلوکیان صفحات 75-85
    واکنش میان ذرات ریز آلومینیوم-آب در طی 50 سال گذشته، به سبب ایجاد انرژی بالا و محصولات پاک، مورد توجه دانشمندان بوده است، اما تمام ذرات آلومینیوم دارای یک لایه اکسیدی غیرفعال در اطراف خود هستند، بطوریکه می توان گفت کسر زیادی از نانو ذرات آلومینیوم را اکسید آلومینیوم تشکیل می دهد. در نتیجه، بازده هیدروژن تولیدی در اثر واکنش میان آب و آلومینیوم کمتر از مقدار تئوری می باشد که در آن ذرات آلومینیوم بصورت خالص تعریف می شوند. دو راه برای کاهش جرم اکسید آلومینیوم و بنابراین افزایش بازده وزن سنجی هیدروژن وجود دارد که یکی جایگزینی اجزای نانوآلومینیوم با میکروآلومینیوم و دیگری وارد کردن اجزای غنی از هیدروژن می باشد. هیدرید آلومینیوم به سبب داشتن ذخیره هیدروژن بالا در بسیاری از مواد پر انرژی مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین بررسی ها نشان می دهد که استفاده از آب اکسیژنه به عنوان اکسیدکننده (بدلیل منبع غنی از اکسیژن و هیدروژن) در پیشرانه های alane و یا Alice موجب بهبود عملکرد این پیشرانه ها می شود.
    کلیدواژگان: پیشرانه سبز، احتراق، نانو آلومینیوم، Alice، alane
|
  • A.Nasimi *, M.A.Dehnavi, M.T.Majzobi Pages 3-18
    Need to high performance and low sensitivity explosives, led to wide spread research throughout the world. for access to modern and safe explosive materials. For this purpose high energy-density materials (HEDM) are good candidate. In this paper, has been reviewed the recent developments in the field of High energy density materials (HEDMs) and investigated their criteria and requirements. Also study their safety and performance characteristics and the impact of molecular structure on their characteristics. This materials are classified in four type including, strained ring and cage compounds, nitrogen rich compounds, polynitrogen compounds and high energy metal-organic frameworks compounds. In comparison with traditional explosive materials such as TNT, HMX and RDX the high energy-density materials (HEDM) have better properties such as high density, detonation performance, high heat formation, low sensitivity. Modern HEDMs derive most of their energy I) from oxidation of the carbon backbone, II) from ring or cage strain III) and their very high positive heat of formation.
    Keywords: High Energy Density Materials, HEDMs, High energy metal organic frameworks, HE- MOF, Nitrogen?Rich Energetic Compounds, Poly Nitrogen Compounds, Energetic salts
  • Ali Reza Zarei *, Milad Mohseni, Mohammad Ali Zaree Pages 19-30
    Airbag gas generator’s solid propellant, are set of gas-release systems within a short time, Which contains three main components of fuel, oxidizing agents and additives. This article examines the gas generator propellant types and their different functions and then the desired chemical and physical properties of different components and gas-producing propellant formulation may be checked. One of the most important parameters in the propellant gas generator is propellant burning rate of the gas generator that is dependent on other components in the formulation which has been tried to improve additives with the burning rate modifiers in recent years. In this article various factors are effective in the burning rate and researches in the composition of solid air bag gas generators will be introduced. Also the production of toxic gases and the combustion temperature of the propellant gas generator as important criteria in selecting a formulation will be considered.
    Keywords: Gas generator propellants, Burning rate, Combustion temperature, Toxic gases, Coolant
  • Determining Operative Parameters Of Preformed Fragmentation Warhead Using LS-DYNA Computer Simulation And Analytical Method
    A. Saberi Moghaddam*, A. Zarekar, Z. Emami Fard Pages 30-40
    Generally, The function of warhead as special part of the weaponry plays an important role in missile systems. Therfore, Its efficiency increasement depends on the proper design and the optimization of parameters affecting function of warhead. Fragmentation warheads are currently defined as munitions that defeat targets by a high velocity spray of a great number of homogeneous inert lethal elements, propelled by the explosion of a high explosive charge. Lethal elements are represented by splinters of uncontrolled fragmentation, preformed fragments, and controlled fragments. The goal of this project is to predict determination of operative parameters of preformed fragmentation cylindrical warhead, which in static state, after detonation of the main h-6 explosive charge in the warhead with the length to diameter ratio of 1.2 will be analysed. These parameters include: specifying of fragments velocity, static fragments ejection angles That by using semiemprical relationships and Ls-Dyna computer simulation with lagrangian method were investigated and compared.
    Keywords: Improved gurney Equations, Preformed Fragment, End Effects, Velocity Gradient, Rander – Pehrson Model
  • S. Babaee*, M. Saberi Lamraski Pages 41-52
    Military equipments containing energetic materials are conventionally ignited by heat and through an explosive train. Heat is often created by a flame or electricity from a resistive wire. Energetic materials used in these systems due to electrical inseparation from the surrounded medium are exposed to different electromagnetic radiations and so unexpected ignitions of them are probable. In this manner lasers with thermogenic utilization of materials, are a perfect selection for the safe and scure ignition and explosion of energetic materials. At present, laser ignition of energetic materials as a progressive method has been developed quickly for the safe and confidential ignition. This ignition method is only performed by an optical fiber. The process is immune to accidental ignition from the electromagnetic fields, radio waves absorption, electromagnetic pulses, electrostatic discharge or stray electrical energy and has a high performance index in the explosive train. Respect to these items in this review article after introducing of laser ignition of energetic materials, it was considered to these methods, the advantages of the used technique, effective parameters on the method and ignition formulations design with a laser beam.
    Keywords: Energetic materials, Explosive train, Laser ignition, Laser
  • Saeed Yari, Hasan Eslami, Farhad Seif, Ali Bolukian Pages 53-66
    By comparing the empirical and predicted performance diagrams of the composite solid propellants, it appears that there is a discrepancy between these two graphs .This deviation has been attributed to spatial burning rate variation which is related to burning rate fluctuation or hump effect. The most important reasons for this spatial burning rate variation are casting process. In order to approve the effects of propellant flow during casting, on burning rate, the ballistic model include measuring burning rate of casted sample based on flow analysis may be used. In this paper, there are two assumptions which affect the burning rate deviation, the first one is based on the influence of oxidizer orientation on linear burning rate and the second one is based on the effect of casting method and slurry flow line on burning rate deviation and local burning behavior of propellant in grain. Hump effect is related to the spatial variation in burning rate which is result of rheology process of propellant slurry.
    Keywords: Hump Effect, Composite Solid Propellant, AP Orientation, Casting Process
  • Rahim Ghadari Dr * Pages 67-74
    The energetic materials have different military and civilian usages and development of new materials with higher efficiency is of interest. Because of hazards related to the synthesis of the energetic materials and to reduce laboratory related expenses, nowadays, using computational methods to evaluate the properties of the energetic compounds such as heat of formation, density, pressure and velocity of detonation is of interest. The efficiency of computational methods was confirmed by comparison of the theoretical and experimental results, in different studies. In the present study, the nitro derivatives of adamantane were studied computationally and their heat of formation, density, pressure and velocity of detonation were computed. The results showed that an increase in the velocity of detonation with the increase of the number of the nitro functional groups is observable. From other point of view, it was found that there is relation between the numbers of the nitro functional groups in the structure and the effect of adding new nitro group. When the fewer numbers of nitro groups are present in the structure, new nitro has more effect on the pressure and velocity of detonation, while, presence of the more numbers of nitro groups in the structure, is decreasing the effect of the newly added nitro group. Based on the obtained results, some of the studied structures are showing performance comparable with the RDX and HMX, while some other ones are showing much better performance.
    Keywords: Nitro adamantane, velocity of detonation, pressure of detonation, Computational methods
  • Hatef Irvani, Hasan Eslami, Saeed Yari *, Ali Abdi Amiri, Ali Bolukian Pages 75-85
    The reaction between fine aluminum particles and water over the past fifty years, due to high energy generation and green products is in consideration. But all aluminum particles have an inactive oxidative layer and in case of Nano-Al this layer has high ratio of particles. So, efficiency of hydrogen produced by the reaction between water and aluminum is less than the theoretical value. There are two ways to reduce the amount of aluminum oxide and thus increase the hydrogen efficiency, which one is the replacement of nano-aluminum components with micro-aluminum and the other is the introduction of hydrogen-rich components. Aluminum hydride or alane are used in many high-energy materials due to their high hydrogen storage. Many studies show that using hydrogen peroxide in Alice and alane propellants promote its performance.
    Keywords: Green Propellant, Alice, Combustion, Nano Aluminum, alane