فهرست مطالب

تحقیق و توسعه مواد پرانرژی - سال سیزدهم شماره 2 (پیاپی 30، پاییز و زمستان 1396)
  • سال سیزدهم شماره 2 (پیاپی 30، پاییز و زمستان 1396)
  • تاریخ انتشار: 1398/01/17
  • تعداد عناوین: 7
|
  • نگار ذکری، بهناز مومنی فرد، رضا فارغی علمداری* صفحات 1-10

    با توجه به نقش نرم کننده ها در فرآیندپذیری پیشرانه های جامد، در سال های اخیر تحقیقات زیادی بر روی توسعه و بررسی نقش این نرم کننده ها در بهبود خواص پیشرانه ها انجام شده است. از این ترکیبات در فرمولاسیون پیشرانه های دوپایه و مرکب برای بهبود فرآیندپذیری در هنگام تهیه سوخت و در نتیجه ارتقای خواص مکانیکی سوخت استفاده می شود. نرم کننده های پر انرژی، علاوه بر بهبود خواص مکانیکی، موجب افزایش انرژی و بهبود عملکرد انفجاری سوخت می شوند. اگر چه در حوزه نرم کننده ها در سال های اخیر مطالعات زیادی انجام گرفته است، اما با توجه به ساختار پیچیده سوخت های جامد و مکانیسم های مختلفی که برای عمل نرم کنندگی وجود دارد، لزوم طراحی نرم کننده های جدید با خواص پرانرژی و قابلیت برهمکنش با ساختار پلیمری سوخت بسیار محسوس می باشد. اخیرا مایعات یونی و مایعات یونی پرانرژی برای این منظور مورد مطالعه قرار گرفته اند. مایعات یونی با داشتن خواص مطلوبی مانند قابلیت طراحی ساختار، فشار بخار پایین، امتزاج پذیری با ترکیبات مختلف و دارا بودن قابلیت ایجاد پیوند کووالانسی با پلیمر، از پتانسیل مناسب به عنوان جایگزین مناسبی برای نرم کننده های متداول را دارا می باشند.

    کلیدواژگان: پیشرانه، نرم کننده، مایعات یونی، خواص مکانیکی، خواص حرارتی، مهاجرت
  • محمدحسین کاوسی قاضلو، سیدعباس وزیری * صفحات 11-22

    در سال های اخیر کاربرد نانوذرات در فرمولاسیون پیشرانه های جامد مرکب گسترش یافته است. افزودنی های نانوذره، به دلیل واکنش پذیری بالای بالقوه، فعالیت کاتالیستی بالاو نسبت مساحت سطح به حجم بالا، منجر به افزایش قابل توجه نرخ سوزش پیشرانه های جامد مرکب شده و در نتیجه عملکرد آنها را بهبود می دهند. علیرغم مزایای به کارگیری نانوذرات در فرمولاسیون این پیشرانه ها، مشکلات ویژه ای از جمله قابلیت پراکنده شدن ضعیف نانوذرات و لذا کلوخه ای شدن آنها در بایندر، ایجاد شده و در نتیجه کارایی آنها را کاهش می دهد. به منظور کاهش کلوخه ای شدن و در نتیجه، دستیابی به قابلیت پراکنش مناسب نانوذرات بایندر، روش اختلاط ساده(خشک)، ناکارامد بوده و روش هایی از قبیل پیش اختلاط، حفاظت با نانواکسید فلزی، صوت دهی، پیش پراکنده سازی و نانوساخت درجا به کار می روند.

    کلیدواژگان: پیشرانه های جامد مرکب، نانوذرات، کلوخه ای شدن، پراکنش
  • شهرام قنبری پاکدهی*، علی مجویی صفحات 23-28

    چکیده 1و5- دی آزا بای سیکلو [3.1.0] هگزان و یا به اختصار (DABH) مشتق غیر معمول و بسیار پرانرژی از دی آزیریدین ها می باشد زیرا از لحاظ ترمودینامیکی ایزومرهای ترانس دی آزیریدین پایدارتر از سیس دی آزیریدین می باشند. بنابراین، تحقیق در مورد مولکول DABH علاوه بر تحقیقات بنیادی، دارای اهمیت عملی می باشد. سه ساختار[1] احتمالی قایقی، صندلی و پیچ خورده برای DABH در نظر گرفته شده است که براساس گزارشات، بیشترین احتمال از آن ساختار قایقی DABH است. فاکتور اصلی برای پایداری ساختار قایقی براساس آنالیز اوربیتال پیوند طبیعی[2] (NBO) بیان می شود. DABH و مشتقات آن به عنوان سوخت های مایع خود مشتعل مطرح هستند. زمان تاخیر در اشتعال DABH با تتراکسید نیتروژن برابر 1 میلی ثانیه بوده و زمان تاخیر در اشتعال سایر مشتقات آلکانی DABHC برابر 4-11 میلی ثانیه می باشد که نشان دهنده برنامه امیدوار کننده برای استفاده از این ترکیبات به عنوان سوخت های مایع خود مشتعل است. در این مقاله، ساختار و خواص مولکولی 1و5-دی آزا بای سیکلو[3.1.0] هگزان و مشتقات مربوطه و نیز روش سنتز این ترکیبات به عنوان سوخت های مایع نوین خود مشتعل آورده می شوند. [1] Conformation [2] Natural bond orbital

    کلیدواژگان: 1و5-دی آزا بای سیکلو[3.1.0] هگزان( DABH)، سوخت خود مشتعل، خواص مولکولی، روش سنتز
  • محمدعلی دهنوی*، سیدرضا تقوی، فرشاد بهمنی فر صفحات 29-41

    موفقیت موتور پیشرانه های جامد مرکب وابسته به رفتار مناسب تنشی-کرنشی گرین پیشرانه در برابر تنش های کششی، فشاری و برشی و تغییرات شدید نیروی ثقل حین پرتاب می باشد. در این مقاله تاثیر اجزاء فرمولاسیون و سایر پارامتر های موثر بر خواص مکانیکی (استحکام کششی، ازدیاد طول و مدول الاستیسیه) و نحوه اثر گذاری آن ها بر پیشرانه های جامد مرکب بر پایه AP/Al/HTPB بررسی شده است. هدف اصلی مقاله کسب درک جامعی از نحوه اثر گذاری و ارائه راه کار در جهت ارتقاء خواص مکانیکی پیشرانه جامد مرکب می باشد. ریزساختار (سیس، ترانس، وینیل)، وزن مولکولی، گروه های هیدروکسیل و عاملیت پیش پلیمر HTPB، نوع عامل پخت، نسبت مقدار NCO عامل پخت به مقدار OH پیش پلیمر و عامل شبکه ای کننده (NCO/OH)، بکارگیری نرم کننده، عامل شبکه ای کننده و عامل پیوندی، اندازه، شکل، توزیع و مقدار بار جامد از مهم ترین عوامل تاثیر گذار بر خواص مکانیکی پیشرانه جامد مرکب می باشند. بررسی ها نشان داد تغییر در توزیع اندازه ذرات AP، تغییر در نسبت عامل پخت به پیش پلیمر (NCO/OH) و بکار گیری عامل پیوندی و عامل شبکه ای کننده عملیاتی ترین پارامترها در جهت ارتقاء خواص مکانیکی پیشرانه می باشد.

    کلیدواژگان: خواص مکانیکی، پیشرانه جامد مرکب، پودر آلومینیوم، آمونیوم پرکلرات و HTPB
  • قربان حسینی*، جواد محبی، سعید توانگر، زهرا خدادادی پور صفحات 43-57

    تهیه ذرات میکرونیزه و نانو آمونیوم پرکلرات (AP) در فرمولاسیون پیشرانه ها برای به دست آوردن نرخ سوزش بالا مورد نیاز است. سرعت تجزیه و سرعت سوزش ذرات AP به طور عمده تحت تاثیر اندازه ذرات قرار دارد. به طوری که با کاهش اندازه ذرات، می تواند دمای تجزیه AP کاهش و سرعت سوزش و گرمای تجزیه افزایش یابد. ذرات آمونیوم پرکلرات ریز در مقیاس نانو و میکرو تاثیر قابل توجهی بر سرعت سوزش پیشرانه های جامد ترکیبی دارند. به طوری که با کوچک تر شدن اندازه ذرات AP، مساحت سطحی و کارایی سوخت حاصل از آن نیز افزایش می یابد. همچنین کاربرد ذرات آمونیوم پرکلرات ریز سبب افزایش استحکام کششی و مدول الاستیک پیشرانه ها می شود. چندین روش متداول برای تهیه ذرات ریز AP نظیر آسیاب کردن، سل-ژل، کریستالیزاسیون ضدحلال ، خشک کن سرمایشی و خشک کن پاششی استفاده شده است. در این مقاله به بررسی روش های تولید آمونیوم پرکلرات میکرونیزه و نانو پرداخته شده است.

    کلیدواژگان: آمونیوم پرکلرات فوق ریز، خشک کن سرمایشی، خشک کن افشانه ای، تبلور ضدحلال
  • محمد شهبازی، محمد رزمجویی، فتح اله امی* صفحات 59-75

    در این بررسی اثرات شتاب چرخشی و طولی بر روی بالستیک داخلی موشک سوخت جامد مطالعه می گردد. در ابتدا جریان شبه یک بعدی به عنوان معادلات حاکم در نظر گرفته می شود. با فرض شبه دائمی بودن جریان و صرف نظر کردن از انتقال حرارت در دیواره ها، در هرلحظه از زمان از معادلات حاکم در طول موتور انتگرال گیری شده، سپس با استفاده از معادله نرخ سوزش در مدل گریتریکس تغییرات پارامتر های مختلف بالستیک داخلی در راستای طول موتور و در طی زمان سوزش تعیین شده اند. با بررسی نتایج به دست آمده مشاهده می شود که تنها زمانی افزایش شتاب پایه وجود دارد که شتاب چرخشی مقداری منفی باشد (جهت آن درون سوخت ) باشد. با اعمال شتاب چرخشی بر پیشرانه جامد نرخ سوزش سوخت افزایش و زمان سوزش کاهش می یابد. همچنین نشان داده شده است که افزایش شتاب چرخشی باعث افزایش فشار درون محفظه می شود و سرعت سوزش در حالت ایستا را می توان به عنوان مهم ترین فاکتور برای تاثیر شتاب بر روی سرعت سوزش به حساب آورد. این در حالی است که اثرات شتاب طولی با اینکه اثرات شتاب چرخشی را کاهش می دهد اما به تنهایی اثرات بسیار ناچیزی بر بالستیک داخلی پیشرانه جامد می گذارد. درنهایت می توان نتیجه گیری کرد که بررسی اثرات شتاب چرخشی در طراحی موتور های سوخت جامد دارای اهمیت بیشتری نسبت به اثرات شتاب طولی می باشد.

    کلیدواژگان: بالستیک داخلی، شبه یک بعدی، شتاب چرخشی، شتاب طولی، نرخ سوزش، مدل گریتریکس
  • سعید بابایی*، فاطمه کمالی صفحات 77-87

    آنالیز همزمان مواد منفجره به منظور شناسایی، تعیین خلوص و رفع آلودگی های ناشی از آن در محیط، نیازمند روش هایی سریع، ساده و ارزان می باشد. روش های طیف سنجی نوری (UV-Vis)، رزونانس مغناطیس هسته پروتون با میدان قوی (1H-NMR)، طیف سنجی رامان (Raman) و مادون قرمز نزدیک (NIR) از جمله روش های متداول در حوزه آنالیز همزمان بوده که به دو صورت مستقیم و یا غیر مستقیم از آنها استفاده می شود. نتایج این تحقیق نشان می دهد طیف های مشتقی و روش های کمومتری به عنوان روش مستقیم، بدون مراحل جداسازی اولیه، قدرت تشخیص پیک ها را بهبود می دهند. . در روش های غیرمستقیم نیز، آن ها بصورت ترکیب با دیگر روش های آنالیزی به کار برده می شوند. در این خصوص کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) قدرت تفکیک، گزینش پذیری و تکرار پذیری بالایی فراهم می کند. همچنین در 1H-NMR بدون نیاز به مشتق سازی با ترکیبات مختلف می توان به حد تشخیص قابل توجهی دست یافت. رامان رزونانسی با قدرت ژرف فرابنفش (DUVRRS) برای شناسایی مقادیر ناچیز از مواد منفجره با درصد اطمینان و حساسیت بالا قابل استفاده می باشد و خطای کمتر، سرعت و غیرمخرب بودن روش NIR نیز این روش را برای آنالیز همزمانی مناسب کرده است

    کلیدواژگان: روش های طیف سنجی، مواد منفجره، آنالیز همزمان
|
  • N. Zekri, B. Momeni, Fard, R. Fareghi, Alamdari* Pages 1-10

    Considering the role of plasticizers in the processability of solidpropellants, recentlymany researcheshave been carried out on the development and investigation of the role of these plasticizersonthe improvement of the propellants’ properties. These compounds are used in the formulation of double base and composite propellants to improve processability during propellantpreparation and thus to improve the mechanical properties of propellant. Energetic plasticizers, in addition to improving mechanical properties, increase energy and improve the explosive performance of the propellant. Although a lot of studies have been carried out in the field of plasticizers in recent years, but due to the complex structure of solid propellantsand the various mechanismsofplasticization, the need to design new plasticizers with high energy and the ability to interact with various polymeric structuresof propellantis tangible. Recently, ionic liquids and energeticionicliquids have been studied for this purpose. Ionic liquids with good properties such as structural designability, low vapor pressure, miscibility with various compounds, and the ability to make covalent bond with polymer, have the requirementsas desirable alternatives forcommonplasticizers.

    Keywords: Propellant, Plasticizer, Ionic Liquids, Mechanical Properties, Thermal Properties, Migration
  • M.H Kavoosi, S.A Vaziri * Pages 11-22

    Usingof nanoparticles in Composite solidpropellant formulations has extended in recent years. Nano additiveshave characteristics as high potential of reactivity, high catalytic activity and high surface area to volume ratio. For this reasons, usingof this additives in Composite solidpropellant formulations increases burning rate ofthemand consequently improvestheirperformance.on the other hand,poor dispersibility ofnanoparticles leads to agglomeration in the binder and thus reduces their effectiveness.To reduce agglomeration and thus, achievingtogood dispersibility of nanoparticles in the binder,drymixing methodisineffective and methods such as premixing, metallic nanooxidesupport,sonication,predispersingand in-situ nano-assembly areeffective.

    Keywords: Composite SolidPropellants, Nanoparticles, Agglomeration, Dispersion
  • S. Ghanbari Pakdehi *, A. Majoi Pages 23-28

    1,5-Diazabicyclo[3.1.0]hexane (DABH) is aunusual and highly energetic derivative of diaziridine, because cis-diaziridines are thermodynamicallyless stable than the trans-isomers. Therefore, the investigation on DABH molecule has practical importance besides fundamental research. Three possible conformations of DABH were considered: boat, chair, and twist.According to the reports, DABH exists asboat conformation. The natural bond orbital (NBO) analysis has used for identification the most important stabilization factor in the boat conformation. DABH and its derivatives were found as promising liquid hypergolic compounds. The ignition delay time of DABH with nitrogen tetroxide is1 ms, and the ignition delay times of other alkyl substituted DABHCs are4−11 ms, which indicated the promising application of DABHCs as hypergolic propellants. In thisstudy, structure, molecular properties and also the synthesis process of 1,5-diazabicyclo [3.1.0] hexane and its derivatives are presented.

    Keywords: 1.5-Diazabicyclo[3.1.0]Hexane (DABH), Hypergolic Propellants, Molecular Properties, Synthesis Method
  • S. R. Taghavi, M.A. Dehnavi*, F.Bahmanifar Pages 29-41

    The success of the composite solid propellant motordepends on mechanical propertiesof the propellant grainagainst tensile, compression and shearstressesand intensivechanges in gravity during launch. In this paper, the effect of formulation components and other parameters affecting mechanical properties (tensile strength, elongation and elastic modulus), andtheir effectsAP/Al/HTPB basedcompositesolid propellants have been investigated.The main objective of the paper is to obtain a comprehensive understanding of how to influence and provide a way to improve the mechanical properties of composite solid propellantMicrostructure (cis, trans, vinyl), molecular weight, hydroxyl groups andHTPB pre-polymerfunctionality,type of curing agents,ratio of curing agentsNCOvalueto pre-polymerand chain extenderOH value(NCO / OH), use of plasticizer ,chain extenderand cross-linkingagent,size, shape, distribution and solidloadingare one of the most important parametersaffecting mechanical properties of solid propellant.Investigations showed that changes in the distribution of AP particle size, theratio of curing agentsNCO valueto pre-polymerand chainextenderOH value(NCO / OH), use of chain extenderand cross-linkingagentare the most operational parameters for upgradethe propellant mechanical properties.

    Keywords: Mechanical Properties, Composite Solid Propellant, Aluminum Powder, Ammonium Perchlorate, HTPB
  • S. G. Hosseini*, J. Mohebbi, S. Tavangar, Z. khodadadipour Pages 43-57

    Preparation of micron and nano sized ammonium perchlorate (AP) particles in propellant formulation is required for access high burning rate propellants.The decomposition and burning rate of AP particles are mainly affected by decreasing the particle size, which can decrease the decomposition temperature, and increase burning rate.AP particles at the micro and nano-scales, have a great influence on the burning rate of composite solid propellants. By decrease in particle size of AP,surface areaand burning rate of produced propellantareincreased. Furthermore, tensile strength and elasticmodulus of the propellantsin the presence of superfine AP increased. Conventionalmethods for preparation of fine AP such as ball-milling, sol-gel, liquid antisolvent crystallization,freeze drying, and spray dryingmethods are used. In this paper, the advantages and limitations ofvarious methods of superfine AP production are investigated.

    Keywords: SuperfineAmmonium Perchlorate, Freeze Drying, Spray Drying, Anti-Solvent Crystallization
  • M. Shahbazi, M. Razmjooei, F. Ommi* Pages 59-75

    In this study, effects of longitudinal and rotational accelerations on the Internal Ballistic Solid Propellant Rocket are investigated. First, a quasi one-dimensional flow is considered to drive governing equations. By assuming semi- permanent flow and neglecting heat transfer through the walls, at each time increment the governing equations are integrated along the length of motor. Then, using burning rate equations in Greatrix model, variation of different parameters ofInternal Ballisticalong length of motor are obtained at each burning time. Results reveal that the acceleration increases only if the rotational acceleration is negative (towards the propellant). By applying the rotational acceleration, the burning rate increases and the burning time decreases. Also, it is shown that by increasing the rotational acceleration the pressure in the chamber increases. The steady burning rate is the most important factor by which the acceleration affects the burning rate. While the effects of longitudinal acceleration reduces the effects of rotational acceleration, it has negligible effects on the internal ballistic solid propellant rocket. Finally, it can be concluded that for designing solid rocket motor the rotational acceleration is of greater importance than the longitudinal acceleration.

    Keywords: Internal Ballistic, Quasi-One-Dimensional, Rotational Accelerations, Longitudinal Accelerations, Burning Rate, Greatrix Model
  • Saeed Babaee*, Fatemeh Kamali Pages 77-87

    Simultaneous analysis of explosives to identify, determine the purityand eliminate environmental pollution requires rapid,simple and cheap methods. Spectrophotometries method (UV-Vis), high-field proton nuclear magnetic resonance (1H-NMR), Raman spectroscopy and near infrared (NIR) are common methods that are applicable in two ways of direct and indirect in simultaneous analysis.In this point of view,derivative Spectrum and chemometric methods as direct method, without the initial separation steps, to improve the ability to detectionpeaks. In indirect methods, they used by coupling to other methods.In this mannerHigh performance liquid chromatography (HPLC) provides resolution, high selectivity and reproducibility.Also in 1H-NMR, can achieved significantly to limit of detection without the need for derivatization with various compounds.Deep-ultraviolet resonance Raman spectroscopy (DRIVER) is used to detect of trace amounts of explosives with high reliability and sensitivity and fewer errors, speed and non-destructive NIR methods also, this method has suitable for the simultaneous analysis.

    Keywords: Spectroscopic Methods, Explosive, Simultaneuos Analysis